JPH11141468A - Displacement type fluid machinery - Google Patents
Displacement type fluid machineryInfo
- Publication number
- JPH11141468A JPH11141468A JP30529697A JP30529697A JPH11141468A JP H11141468 A JPH11141468 A JP H11141468A JP 30529697 A JP30529697 A JP 30529697A JP 30529697 A JP30529697 A JP 30529697A JP H11141468 A JPH11141468 A JP H11141468A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cylinder
- wall
- suction
- displacer
- piston
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Rotary Pumps (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばポンプ,圧
縮機,膨張機等に係り、特に容積型流体機械に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pump, a compressor, an expander and the like, and more particularly to a positive displacement fluid machine.
【0002】[0002]
【従来の技術】古くから容積型の流体機械として、円筒
状のシリンダ内をピストンが往復運動を繰り返すことに
より作動流体を移動させるレシプロ式流体機械,円筒状
のシリンダ内を円筒状のピストンが偏心回転運動するこ
とにより作動流体を移動させるロータリ式(ローリング
ピストン型)流体機械,端板上に直立した渦巻状のラッ
プを有する一対の固定スクロール及び旋回スクロールを
噛み合わせ、旋回スクロールを旋回運動させることによ
り作動流体を移動させるスクロール式流体機械が知られ
ている。2. Description of the Related Art A reciprocating type fluid machine which moves a working fluid by repeating a reciprocating motion of a piston in a cylindrical cylinder has been used as a positive displacement type fluid machine for a long time, and a cylindrical piston is eccentric in a cylindrical cylinder. A rotary (rolling piston type) fluid machine that moves a working fluid by rotating, meshing a pair of fixed scroll and orbiting scroll having an upright spiral wrap on an end plate, and orbiting the orbiting scroll. 2. Description of the Related Art A scroll type fluid machine that moves a working fluid by a hydraulic fluid is known.
【0003】レシプロ式流体機械は、その構造が単純で
あることから製作が容易でかつ安価であるという利点が
ある反面、吸入終了から吐出終了までの行程が回転軸の
回転角で180°と短く、吐出過程の流速が速くなるた
め圧力損失の増加による性能低下という問題、及び、ピ
ストンを往復させる運動を必要とするため回転軸系の不
釣合慣性力を完全にバランスさせることができず振動や
騒音が大きいという問題がある。[0003] Reciprocating fluid machines have the advantage of being easy and inexpensive to manufacture because of their simple structure, but the stroke from the end of suction to the end of discharge is as short as 180 ° in terms of the rotation angle of the rotating shaft. The problem is that the flow velocity in the discharge process is high, the performance is reduced due to the increase in pressure loss, and the reciprocating motion of the piston makes it impossible to completely balance the unbalanced inertial force of the rotating shaft system. There is a problem that is large.
【0004】また、ロータリ式流体機械は、吸入終了か
ら吐出終了までの行程は回転軸の回転角で360°であ
るため吐出過程の圧力損失が増加するという問題はレシ
プロ式流体機械に比べ少ないものの、軸1回転に1回吐
出するものであるためガス圧縮トルクの変動が比較的大
きくレシプロ式流体機械同様振動と騒音の問題がある。[0004] In the rotary type fluid machine, although the stroke from the end of suction to the end of discharge is 360 ° in the rotation angle of the rotating shaft, the problem that the pressure loss in the discharge process increases is smaller than that of the reciprocating type fluid machine. Since the gas is discharged once per rotation of the shaft, the fluctuation of the gas compression torque is relatively large, and there is a problem of vibration and noise as in the reciprocating fluid machine.
【0005】さらに、スクロール式流体機械は、吸入終
了から吐出終了までの行程が回転軸の回転角で360°
以上と長い(空調用として実用化されているものは通常9
00°程度)ため吐出過程の圧力損失が小さく、かつ、一
般に複数の作動室が形成されるため1回転中のガス圧縮
トルクの変動も小さく振動及び騒音が小さいという利点
がある。Further, in the scroll type fluid machine, the stroke from the end of the suction to the end of the discharge requires a rotation angle of the rotary shaft of 360 °.
The above is a long time (usually 9
(Approximately 00 °), there is an advantage that the pressure loss in the discharge process is small, and since a plurality of working chambers are generally formed, the fluctuation of the gas compression torque during one rotation is small and vibration and noise are small.
【0006】しかし、ラップ噛み合い状態での渦巻状の
ラップ間のクリアランスや、端板とラップ歯先間のクリ
アランスの管理が必要で、そのために精度の高い加工を
施さねばならず加工費用が高価になるという問題があ
る。また、吸入終了から吐出終了までの行程が回転軸の
回転角で360°以上と長く、圧縮過程の期間が長けれ
ば長いほど内部漏れが増加するという問題があった。However, it is necessary to manage the clearance between the spiral wraps in the lap meshing state and the clearance between the end plate and the tip of the lap, so that high-precision processing must be performed and the processing cost is high. Problem. In addition, there is a problem that the stroke from the end of suction to the end of discharge is as long as 360 ° or more in the rotation angle of the rotating shaft, and the longer the period of the compression process, the more internal leakage increases.
【0007】ところで、作動流体を移動させるディスプ
レーサ(旋回ピストン)が作動流体が吸入されたシリン
ダに対して相対的に自転運動せずにほぼ一定の半径で公
転運動、すなわち旋回運動することにより作動流体を搬
送する容積型機械の一種が特開昭55−23353号公報(文
献1),米国特許2112890号公報(文献2),特開平5−2
02869号公報(文献3)及び特開平6−280758号公報(文
献4)に提案されている。ここに提案されている容積型
流体機械は、複数の部材(ベーン)が中心より放射状に
延びている花びら形状を有するピストンと、このピスト
ンとほぼ相似形の中空部を有するシリンダとから構成さ
れ、このピストンがこのシリンダ内を旋回運動すること
によって、作動流体を移動させるものである。By the way, the displacer (swirl piston) for moving the working fluid does not rotate relative to the cylinder into which the working fluid is sucked, but revolves around a substantially constant radius, that is, swirls. Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-23353 (Reference 1), US Pat. No. 2,112,890 (Reference 2), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-2
It is proposed in Japanese Patent Publication No. 02869 (Reference 3) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-280758 (Reference 4). The displacement type fluid machine proposed here comprises a piston having a petal shape in which a plurality of members (vanes) extend radially from the center, and a cylinder having a hollow portion substantially similar to the piston, This piston moves the working fluid by revolving in the cylinder.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上記文献1乃至文献4
に示された容積型流体機械は、レシプロ式のように往復
運動する部分を持たないため、回転軸系の不釣り合いを
バランスさせることができる。このため振動が小さく、
さらに、ピストンとシリンダ間の相対滑り速度が小さい
ので摩擦損失を比較的少なくできるといった特長を備え
ている。Problems to be Solved by the Invention Documents 1 to 4 mentioned above
Since the positive displacement type fluid machine shown in (1) does not have a reciprocating portion unlike the reciprocating type, it is possible to balance the imbalance of the rotating shaft system. Therefore, vibration is small,
Furthermore, since the relative sliding speed between the piston and the cylinder is low, the friction loss can be relatively reduced.
【0009】しかしながら、個々の作動室の吸入終了か
ら吐出終了までの回転軸の回転角が小さく、作動流体の
吐出が終了してから次の(圧縮)行程が始まる(吸入終
了)までの時間的なずれ(タイムラグ)が存在している
こととなり、吸入終了から吐出終了までの作動室が回転
軸周りに偏って形成されるようになるため力学的なバラ
ンスが悪く、圧縮された作動流体からの反力としてピス
トンに、ピストン自身を回転させようとする自転モーメ
ントが過大に作用し、ベーンの摩擦や摩耗といった信頼
性上の問題が起こりやすいという欠点がある。However, the rotation angle of the rotating shaft from the end of suction to the end of discharge of each working chamber is small, and the time required from the end of discharge of the working fluid to the start of the next (compression) stroke (end of suction). There is a shift (time lag), and the working chamber from the end of suction to the end of discharge is formed to be biased around the rotation axis. As a reaction force, a rotational moment for rotating the piston itself acts excessively on the piston, and there is a disadvantage that reliability problems such as friction and wear of the vane easily occur.
【0010】本発明の目的は、旋回ピストンに働く自転
モーメントを低減し、摩擦・摩耗の問題を解決して信頼
性の高い容積型流体機械を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a positive displacement type fluid machine which can reduce the rotation moment acting on the orbiting piston and solve the problems of friction and wear.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目標を達成するため
の手段として、以下の態様がある。Means for achieving the above object include the following modes.
【0012】(1)端板間に平面形状が連続した曲線で
構成される内壁を有するシリンダと、このシリンダの内
壁に対向するように設けられた外壁を有し、旋回運動し
たとき前記内壁とこの外壁と前記端板により複数の空間
を形成するディスプレーサとを備え、かつ前記ディスプ
レーサの輪郭に沿って存在する前記空間は、交互に吸入
行程にある空間と圧縮もしくは吐出行程にある空間とな
るように前記シリンダ内壁及び前記ディスプレーサ外壁
曲線を形成した容積型流体機械において、前記シリンダ
内壁と前記ディスプレーサ外壁により空間を形成すると
きの接点となる前記ディスプレーサの外壁面の一部を転
動体の外周面にて形成する。(1) A cylinder having an inner wall formed between a pair of end plates and having a continuous curved surface, and an outer wall provided so as to face the inner wall of the cylinder. The outer wall and the end plate are provided with a displacer forming a plurality of spaces, and the spaces present along the contour of the displacer are alternately a space in a suction stroke and a space in a compression or discharge stroke. In the displacement type fluid machine in which the cylinder inner wall and the displacer outer wall curve are formed, a part of the outer wall surface of the displacer serving as a contact point when a space is formed by the cylinder inner wall and the displacer outer wall is formed on the outer peripheral surface of the rolling element. Formed.
【0013】(2)端板間に平面形状が連続した曲線で
構成される内壁を有するシリンダと、このシリンダの内
壁に対向するように設けられた外壁を有し、旋回運動し
たとき前記内壁とこの外壁と前記端板により複数の空間
を形成するディスプレーサとを備え、かつ前記ディスプ
レーサの輪郭に沿って存在する前記空間は、交互に吸入
行程にある空間と圧縮もしくは吐出行程にある空間とな
るように前記シリンダ内壁及び前記ディスプレーサ外壁
曲線を形成した容積型流体機械において、前記シリンダ
内壁と前記ディスプレーサ外壁により空間を形成すると
きの接点となる前記シリンダの内壁面の一部を転動体の
外周面にて形成する。(2) A cylinder having an inner wall formed between the end plates and having a continuous curved plane, and an outer wall provided so as to face the inner wall of the cylinder. The outer wall and the end plate are provided with a displacer forming a plurality of spaces, and the spaces present along the contour of the displacer are alternately a space in a suction stroke and a space in a compression or discharge stroke. In the displacement type fluid machine in which the cylinder inner wall and the displacer outer wall curve are formed, a part of the inner wall surface of the cylinder, which is a contact point when a space is formed by the cylinder inner wall and the displacer outer wall, is formed on the outer peripheral surface of the rolling element. Formed.
【0014】(3)端板間に平面形状が連続した曲線で
構成される内壁を有するシリンダと、このシリンダの内
壁に対向するように設けられた外壁を有し、旋回運動し
たとき前記内壁とこの外壁と前記端板により複数の空間
を形成するディスプレーサとを備え、かつ前記ディスプ
レーサの輪郭に沿って存在する前記空間は、交互に吸入
行程にある空間と圧縮もしくは吐出行程にある空間とな
るように前記シリンダ内壁及び前記ディスプレーサ外壁
曲線を形成した容積型流体機械において、前記シリンダ
内壁と前記ディスプレーサ外壁により空間を形成すると
きの接点となる前記ディスプレーサの外壁面の一部およ
び前記シリンダ内壁面の一部を転動体の外周面にて形成
する。(3) A cylinder having an inner wall formed between the end plates and having a continuous curved shape in a plane, and an outer wall provided so as to face the inner wall of the cylinder. The outer wall and the end plate are provided with a displacer forming a plurality of spaces, and the spaces present along the contour of the displacer are alternately a space in a suction stroke and a space in a compression or discharge stroke. In the displacement type fluid machine in which the cylinder inner wall and the displacer outer wall curve are formed, a part of the outer wall surface of the displacer and a part of the cylinder inner wall which serve as a contact point when a space is formed by the cylinder inner wall and the displacer outer wall. The part is formed on the outer peripheral surface of the rolling element.
【0015】(4)端板間に平面形状が連続した曲線で
構成される内壁を有するシリンダと、このシリンダの内
壁に対向するように設けられた外壁を有し、旋回運動し
たとき前記内壁とこの外壁と前記端板により複数の空間
を形成するディスプレーサとを備え、かつ前記ディスプ
レーサの輪郭に沿って存在する前記空間は、交互に吸入
行程にある空間と圧縮もしくは吐出行程にある空間とな
るように前記シリンダ内壁及び前記ディスプレーサ外壁
曲線を形成した容積型流体機械において、前記シリンダ
内壁と前記ディスプレーサ外壁により空間を形成すると
きの接点となる前記ディスプレーサの外壁面または前記
シリンダの内壁面の一部を転動体の外周面にて形成し、
かつ転動体を取り付けた前記ディスプレーサの外周面ま
たは前記シリンダの内壁面に対してなじみ性の膜を形成
する表面処理を施し、前記転動体の外周面と、前記ディ
スプレーサの外周面あるいは前記シリンダの内壁面との
最小間隔tが、 0>t>−Tst (Tst:表面処理膜厚,ディスプレーサの外周面あるい
は前記シリンダの内壁面が転動体の外周面より突出する
場合をマイナス(−)とする) となる位置に転動体を取り付ける。(4) A cylinder having an inner wall formed between the end plates and having a continuous curved plane, and an outer wall provided so as to face the inner wall of the cylinder. The outer wall and the end plate are provided with a displacer forming a plurality of spaces, and the spaces present along the contour of the displacer are alternately a space in a suction stroke and a space in a compression or discharge stroke. In the displacement type fluid machine in which the cylinder inner wall and the displacer outer wall curve are formed, a part of the outer wall surface of the displacer or a part of the inner wall surface of the cylinder which is a contact point when a space is formed by the inner wall of the cylinder and the outer wall of the displacer is formed. Formed on the outer peripheral surface of the rolling element,
And performing a surface treatment to form a conformable film on the outer peripheral surface of the displacer or the inner wall surface of the cylinder to which the rolling elements are attached, so that the outer peripheral surface of the rolling elements and the outer peripheral surface of the displacer or the inner surface of the cylinder are formed. The minimum distance t from the wall surface is 0>t> -T st (T st : surface treatment film thickness, minus (-) when the outer peripheral surface of the displacer or the inner wall surface of the cylinder protrudes from the outer peripheral surface of the rolling element. A) Install the rolling element at the position where
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以上説明した本発明の特徴は以下
の実施形態によりさらに明確になる。以下、本発明の一
実施の形態を図を用いて説明する。まず、本発明の一実
施形態である旋回型流体機械の構造を図1乃至図3を用
いて説明する。図1(a)は本発明の一実施形態である
容積型流体機械を圧縮機として用いた場合における密閉
型圧縮機の要部を示す縦断面図((b)のA−A断面
図)、(b)は(a)のB−B矢視で圧縮室を形成して
いる状態を示す平面図、図2は容積型圧縮要素の作動原
理図、図3は本発明の一実施形態である容積型流体機械
を圧縮機として用いた場合における密閉型圧縮機の縦断
面図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The features of the present invention described above will be further clarified by the following embodiments. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the structure of a swirling type fluid machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1A is a vertical cross-sectional view (A-A cross-sectional view of FIG. 1B) showing a main part of a hermetic compressor when a positive displacement fluid machine according to an embodiment of the present invention is used as a compressor. FIG. 2B is a plan view showing a state in which a compression chamber is formed as viewed from arrows BB in FIG. 2A, FIG. 2 is an operation principle diagram of a positive displacement compression element, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention. It is a longitudinal section of a hermetic compressor when a positive displacement type fluid machine is used as a compressor.
【0017】図1において、密閉容器3内には、容積型
圧縮要素1及びこれを駆動する電動要素2(図示なし)
が収納されている。容積型圧縮要素1の詳細を説明す
る。図1(b)には同一輪郭形状が3組組み合わされた
3条ラップが示されている。シリンダ4の内周形状は、
中空部が120°(中心o′)毎に同一の形状が表れる
ように形成されている。この個々の中空部の端部には、
内方に向かって突出する複数(この場合は3条ラップで
あるので3つ存在する)の略円弧形状のベーン4bを有
する。旋回ピストン5は、このシリンダ4の内側に配設
されシリンダ4の内周壁4a(ベーン4bよりも曲率が
大きい部分)及びベーン4bと噛み合うように互いの中
心をεだけずらして構成されている。尚、シリンダ4の
中心o′と旋回ピストン5の中心oを一致させると、両
者の輪郭形状の間には基本形状として一定幅の隙間が形
成される。In FIG. 1, a positive displacement element 1 and a motor-driven element 2 for driving the same are provided in a closed container 3 (not shown).
Is stored. The details of the displacement type compression element 1 will be described. FIG. 1B shows a three-row wrap in which three sets of the same contour shape are combined. The inner peripheral shape of the cylinder 4 is
The hollow portion is formed such that the same shape appears every 120 ° (center o ′). At the end of each individual hollow,
It has a plurality of (in this case, three wraps, there are three) quasi-arc shaped vanes 4b protruding inward. The orbiting pistons 5 are arranged inside the cylinder 4 and are offset from each other by ε so that they are engaged with the inner peripheral wall 4a (the portion having a larger curvature than the vane 4b) of the cylinder 4 and the vane 4b. When the center o 'of the cylinder 4 matches the center o of the revolving piston 5, a gap having a constant width is formed as a basic shape between the two contours.
【0018】次に、容積型圧縮要素1の作動原理を図1
及び図2により説明する。記号oはディスプレーサであ
る旋回ピストン5の中心、記号o′はシリンダ4(ある
いは駆動軸6)の中心である。記号a,b,c,d,
e,fはシリンダ4の内周壁4a及びベーン4bと旋回
ピストン5の噛み合いの接点を表す。ここで、シリンダ
4の内周輪郭形状をみると、同じ曲線の組み合わせが3
箇所連続して滑らかに接続されている。このうちの1箇
所に着目すると、内周壁4a,ベーン4bを型作る曲線
を、厚みのある1つの渦曲線(ベーン4bの先端を渦の
巻始めと考える)とみることができ、その内壁曲線(g
−a)は、曲線を構成する各円弧角の合計である巻き角
がほぼ360°(設計思想は360°であるが製造誤差
のため丁度その値にはならないという意味である。以
下、同様。尚、この巻き角については詳細を後述する)
の渦曲線で、外壁曲線(g−b)は巻き角がほぼ360
°の渦曲線である。Next, the operation principle of the displacement type compression element 1 is shown in FIG.
And FIG. Symbol o is the center of the revolving piston 5 which is a displacer, and symbol o 'is the center of the cylinder 4 (or the drive shaft 6). The symbols a, b, c, d,
Symbols e and f denote a point of contact between the inner peripheral wall 4a and the vane 4b of the cylinder 4 and the revolving piston 5. Here, looking at the inner peripheral contour shape of the cylinder 4, the combination of the same curves is 3
The parts are connected smoothly and continuously. Focusing on one of these, the curve forming the inner peripheral wall 4a and the vane 4b can be regarded as one thick vortex curve (the tip of the vane 4b is considered to be the start of the vortex), and the inner wall curve (G
-A) means that the winding angle, which is the sum of the respective arc angles forming the curve, is approximately 360 ° (the design concept is 360 °, but this value is not exactly the same due to manufacturing errors. The same applies hereinafter.). The details of this winding angle will be described later.)
The outer wall curve (gb) has a winding angle of about 360
° vortex curve.
【0019】このように、上記1箇所の内周輪郭形状
は、内壁曲線及び外壁曲線から形成されている。これら
2つの曲線円周上にほぼ等ピッチ(3条ラップであるの
で120°)に配設し、隣合う渦巻体の外壁曲線と内壁
曲線とは円弧等の滑らかな接続曲線(b−b′)で結ぶ
ことによって、シリンダ4の内周輪郭形状全体が構成さ
れている。旋回ピストン5の外周輪郭形状も上記シリン
ダ4と同じ原理で構成されている。As described above, the one inner peripheral contour shape is formed from the inner wall curve and the outer wall curve. The two spiral curves are arranged at substantially equal pitches (120 ° because of the three-line wrap), and the outer wall curve and the inner wall curve of the adjacent spiral body are smoothly connected to each other by a smooth connection curve (bb ′) such as an arc. ), The entire inner peripheral contour shape of the cylinder 4 is formed. The outer peripheral shape of the revolving piston 5 is also configured according to the same principle as that of the cylinder 4.
【0020】なお、3つの曲線からなる渦巻体を円周上
にほぼ等ピッチ(120°)に配設するとしたが、これ
は後述する圧縮動作に伴う荷重を均等に分散させる目的
と製造のし易さを配慮したためで、特に、これらのこと
が問題にならない場合は、不等ピッチでもよい。The spiral body composed of three curves is arranged at substantially equal pitches (120 °) on the circumference. This is for the purpose of uniformly distributing the load accompanying the compressing operation described later and for the purpose of manufacturing. In consideration of easiness, especially when these are not a problem, the pitch may be unequal.
【0021】さて、このように構成されたシリンダ4と
旋回ピストン5による圧縮動作を図2を用いて説明す
る。7aは吸入ポートであり、8aは吐出ポートであ
り、夫々3箇所対応する端板に設けられている。駆動軸
6を回転させることにより、旋回ピストン5が固定側で
あるシリンダ4の中心o′の周りを自転することなしに
旋回半径ε(=oo′)で公転運動し、旋回ピストン5
の中心o周りに複数の作動室15(シリンダ内周輪郭
(内壁)とピストン外周輪郭(側壁)とにより囲まれて
密閉された複数の空間のうち、吸入が終了し圧縮(吐
出)行程となっている空間をいう。すなわち吸入終了か
ら吐出終了までの期間となっている空間。前述の巻き角
が360゜の場合に限ると、圧縮終了時点ではこの空間
はなくなるが、その瞬間に吸入も終了するのでこの空間
を1つと勘定する。但し、ポンプとして用いる場合は、
吐出ポートを介して外部と連通している空間をいう)が
形成される(本実施の形態では常時3個の作動室)。接
点aと接点bで囲まれハッチングが施された1つの作動
室(吸入終了時点では2つに別れているが、圧縮行程が
開始されると直ぐにこの2つの作動室はつながって1つ
になる)に着目して説明する。Now, the compression operation by the cylinder 4 and the revolving piston 5 configured as described above will be described with reference to FIG. Reference numeral 7a denotes a suction port, and 8a denotes a discharge port, which are provided on end plates respectively corresponding to three places. By rotating the drive shaft 6, the orbiting piston 5 revolves around the orbital radius ε (= oo ') without rotating around the center o' of the cylinder 4 on the fixed side, and the orbiting piston 5
Of the plurality of working chambers 15 (in a plurality of hermetically sealed spaces surrounded by the inner peripheral contour (inner wall) of the cylinder and the outer peripheral contour (side wall) of the piston), the suction (compression) process is completed. In other words, the space is the period from the end of suction to the end of discharge.If the above-mentioned winding angle is limited to 360 °, this space disappears at the end of compression, but the suction ends at that moment. Therefore, this space is counted as one.However, when used as a pump,
A space communicating with the outside via the discharge port is formed (in this embodiment, three working chambers are always present). One working chamber surrounded by contact points a and b and hatched (separated into two at the end of suction, but immediately after the compression stroke is started, these two working chambers are connected and become one) ) Will be described.
【0022】図2(1)が吸入ポート7aからこの作動
室への作動ガスの吸入が終了した状態である。この状態
から90°駆動軸6が回転した状態が図2(2)で、回
転が進み最初から180°回転した状態が図2(3)
で、さらに回転が進み最初から270°回転した状態が
図2(4)である。図2(4)から90°回転すると最
初の図2(1)の状態に戻る。これより、回転が進むに
従って作動室15はその容積を縮少し、吐出ポート8a
は吐出弁9(図1に示す)で閉じられているため作動流
体の圧縮作用が行われることになる。FIG. 2A shows a state in which the suction of the working gas from the suction port 7a into this working chamber has been completed. FIG. 2B shows a state in which the drive shaft 6 rotates 90 ° from this state, and FIG. 2C shows a state where the drive shaft 6 rotates 180 ° from the beginning.
FIG. 2D shows a state in which the rotation is further advanced and the rotation is performed by 270 ° from the beginning. When rotated 90 ° from FIG. 2 (4), it returns to the initial state of FIG. 2 (1). Thus, as the rotation proceeds, the working chamber 15 reduces its volume and discharge port 8a.
Is closed by the discharge valve 9 (shown in FIG. 1), so that the working fluid is compressed.
【0023】そして、作動室15内の圧力が外部の吐出
圧力よりも高くなると圧力差で吐出弁9が自動的に開
き、圧縮された作動ガスは吐出ポート8aを通って吐き
出される。吸入終了(圧縮開始)から、吐出終了までの
回転軸の回転角は360°で、圧縮,吐出の各行程が実
施されている間に次の吸入行程が準備されており、吐出
終了時が次の圧縮開始となる。例えば、接点aとdによ
って形成される空間に着目すると、図2(1)の段階で
既に吸入ポート7aから吸入が開始されており、回転が
進むにつれてその容積が増し、図2(4)の状態になる
と、この空間は分断される。この分断された量に相当す
る流体は接点bとeによって形成される空間から補われ
る。When the pressure in the working chamber 15 becomes higher than the external discharge pressure, the discharge valve 9 automatically opens due to the pressure difference, and the compressed working gas is discharged through the discharge port 8a. The rotation angle of the rotating shaft from the end of the suction (compression start) to the end of the discharge is 360 °, and the next suction stroke is prepared during each of the compression and discharge strokes. Starts compression. For example, focusing on the space formed by the contacts a and d, the suction has already been started from the suction port 7a at the stage of FIG. 2A, and the volume increases as the rotation progresses. When the state is reached, this space is divided. Fluid corresponding to this divided amount is supplemented from the space formed by the contacts b and e.
【0024】この補われ方について詳述する。図2
(1)の状態の接点aとbとにより形成された作動室の
隣の接点aとdによって形成された空間は吸入が始まっ
ている。この空間は、一旦図2(3)に示されるように
広がった後、図2(4)になると分断される。従って、
接点aとdによって形成された空間の全ての流体が接点
aとbによって形成される空間で圧縮される訳ではな
い。分断されて接点aとdによって形成された空間に取
り込まれなかった流体体積と同量の流体は、図2(4)に
おいて吸入過程にある接点bとeによって形成される空
間が、図2(1)に示されるように分断されて、吐出ポ
ート付近の接点eと接点bとにより形成される空間に流
入している流体によって充当される。The manner of supplementation will be described in detail. FIG.
In the space formed by the contacts a and d adjacent to the working chamber formed by the contacts a and b in the state (1), suction has started. This space is once expanded as shown in FIG. 2 (3), and then divided when it becomes FIG. 2 (4). Therefore,
Not all the fluid in the space formed by the contacts a and d is compressed in the space formed by the contacts a and b. 2 (4), the space formed by the contacts b and e in the suction process in FIG. 2 (4) is the same as the fluid volume that has been divided and not taken into the space formed by the contacts a and d. As shown in 1), it is divided and filled with the fluid flowing into the space formed by the contacts e and b near the discharge port.
【0025】これは、前述したように、各ラップを均等
ピッチで配置したことによる。即ち、旋回ピストンおよ
びシリンダの形状が同一輪郭形状の繰返しにより形成さ
れているため、いずれの作動室も異なる空間から流体を
得てもほぼ同量の流体を圧縮することができるのであ
る。なお、不均等ピッチであっても各空間に形成される
容積が等しくなるように加工を施すことは可能であるが
製作性が悪い。前出のいずれの従来技術においても吸込
過程にある空間が閉じられて内部の流体がそのまま圧縮
され吐出されるのに対して、このように作動室に隣合う
吸入過程にある空間が分断されて圧縮動作を行うことは
本実施形態の特徴の1つである。This is because, as described above, the wraps are arranged at a uniform pitch. That is, since the shapes of the revolving piston and the cylinder are formed by repetition of the same contour shape, substantially the same amount of fluid can be compressed even if any working chamber obtains fluid from different spaces. Although it is possible to perform processing so that the volumes formed in the respective spaces are equal even if the pitch is not uniform, the productivity is poor. In any of the above prior arts, the space in the suction process is closed and the internal fluid is compressed and discharged as it is, whereas the space in the suction process adjacent to the working chamber is divided in this way. Performing the compression operation is one of the features of the present embodiment.
【0026】以上説明したように、連続的な圧縮動作と
なる作動室が旋回ピストン5の中心部に位置する駆動軸
受5aの周りにほぼ等ピッチで分散して配設され、各作
動室は各々位相がずれて圧縮が行われる。すなわち、1
つの空間に着目すると吸入から吐出までは回転軸の回転
角で360°ではあるが、本実施形態の場合3個の作動
室が形成され、これらが120°ずれた位相で吐出をす
るので、流体である冷媒を圧縮する圧縮機として動作さ
せた場合、回転軸の回転角で360°間に3回冷媒を吐
出することになる。As described above, the working chambers for the continuous compression operation are distributed at substantially equal pitches around the drive bearing 5a located at the center of the revolving piston 5, and each working chamber is The compression is performed out of phase. That is, 1
Focusing on the two spaces, the rotation angle of the rotating shaft is 360 ° from the suction to the discharge, but in the present embodiment, three working chambers are formed and these discharge at a phase shifted by 120 °. When the compressor is operated as a compressor that compresses the refrigerant, the refrigerant is discharged three times during a rotation angle of the rotating shaft of 360 °.
【0027】さて、圧縮動作を終了した瞬間の空間(接
点aとbによって囲まれた空間)を1つの空間として見
做すと、本実施形態の如く巻き角が360゜の場合、い
ずれの圧縮機動作状態においても、吸入行程となってい
る空間と圧縮行程となっている空間とが交互になるよう
に設計されており、このため、圧縮行程が終了した瞬間
直ちに次の圧縮行程に移行することができ、滑らかで連
続的に流体を圧縮することができる。Assuming that the space at the moment when the compression operation is completed (the space surrounded by the contact points a and b) is one space, if the winding angle is 360 ° as in this embodiment, any compression Even in the machine operating state, the space in the suction stroke and the space in the compression stroke are designed to be alternated, so that the next compression stroke is started immediately after the compression stroke is completed. Fluid can be compressed smoothly and continuously.
【0028】次に、このような形状をした容積(旋回)
型圧縮要素1を組み込んだ圧縮機を図1及び図3を用い
て説明する。図3において、旋回型圧縮要素1は、上記
詳述したシリンダ4及び旋回ピストン5に加えて、旋回
ピストン5の中心部の軸受にクランク部6aが嵌合して
旋回ピストン5を駆動する駆動軸6,前記シリンダ4の
両端開口部を閉塞する端板と駆動軸6を軸支する軸受を
兼ねた主軸受7と副軸受8,前記主軸受7の端板に形成
された吸入ポート7a,前記副軸受8の端板に形成され
た吐出ポート8a、この吐出ポート8aを差圧で開閉す
る吐出弁9を有する。但し吐出弁9はリード弁形式でも
よい。5bは旋回ピストン5に形成された貫通穴であ
る。また、10は主軸受7に取り付けられた吸入カバ
ー、11は副軸受8に一体的に吐出室8bを形成するた
めの吐出カバーである。Next, the volume having such a shape (turning)
A compressor incorporating the mold compression element 1 will be described with reference to FIGS. In FIG. 3, in addition to the above-described cylinder 4 and the revolving piston 5, a revolving-type compression element 1 includes a drive shaft that drives the revolving piston 5 by fitting a crank part 6 a to a bearing at the center of the revolving piston 5. 6, a main bearing 7 and an auxiliary bearing 8, which also serve as an end plate for closing both end openings of the cylinder 4 and a bearing for supporting the drive shaft 6, a suction port 7a formed in an end plate of the main bearing 7, It has a discharge port 8a formed on the end plate of the sub bearing 8, and a discharge valve 9 for opening and closing the discharge port 8a with a differential pressure. However, the discharge valve 9 may be of a reed valve type. 5 b is a through hole formed in the revolving piston 5. Reference numeral 10 denotes a suction cover attached to the main bearing 7, and reference numeral 11 denotes a discharge cover for integrally forming the discharge chamber 8b with the sub bearing 8.
【0029】電動要素2は、固定子2aと回転子2bか
らなり、回転子2bは駆動軸6に焼き嵌め等で固定され
ている。この電動要素2は、電動機効率向上のため、ブ
ラシレスモータで構成され、3相インバータにより駆動
制御される。ただし、2は他の電動機形式、例えば、直
流電動機や誘導電動機でも差し支えない。The electric element 2 includes a stator 2a and a rotor 2b, and the rotor 2b is fixed to the drive shaft 6 by shrink fitting or the like. The electric element 2 is constituted by a brushless motor for improving electric motor efficiency, and is driven and controlled by a three-phase inverter. However, 2 may be another motor type, for example, a DC motor or an induction motor.
【0030】12は密閉容器3の内の底部に溜められた
潤滑油で、この中に駆動軸6の下端部が浸かっている。
13は吸入パイプ、14は吐出パイプ、15はシリンダ
4の内周壁4a及びベーン4bと旋回ピストン5の噛み
合いによって形成される前述した作動室である。また、
吐出室8bはOリング等のシール部材16により密閉容
器3内の圧力と区画されている。Numeral 12 denotes lubricating oil stored at the bottom of the sealed container 3, in which the lower end of the drive shaft 6 is immersed.
Reference numeral 13 denotes a suction pipe, reference numeral 14 denotes a discharge pipe, and reference numeral 15 denotes the above-described working chamber formed by the engagement between the inner peripheral wall 4a and the vane 4b of the cylinder 4 and the revolving piston 5. Also,
The discharge chamber 8b is separated from the pressure in the closed container 3 by a seal member 16 such as an O-ring.
【0031】本実施形態における容積型流体機械を空調
用圧縮機として利用した場合、その作動ガス(冷媒ガ
ス)の流れを図1により説明する。図中に矢印で示すよ
うに、吸入パイプ13を通って密閉容器3に入った作動
ガスは、主軸受7に取り付けられた吸入カバー10内に
入り、吸入ポート7aを通って容積型圧縮要素1に入
り、ここで駆動軸6の回転によって旋回ピストン5が旋
回運動を行い作動室の容積が縮少することにより圧縮さ
れる。圧縮された作動ガスは、副軸受8の端板に形成さ
れた吐出ポート8aを通り吐出弁9を押し上げて吐出室
8b内に入り、吐出パイプ14を通って外部に流出す
る。尚、吸入パイプ13と吸入カバー10との間に隙間
が形成されている理由は、作動ガスを電動機要素2内に
も流通させることによって電動機要素を冷却するためで
ある。The flow of working gas (refrigerant gas) when the positive displacement fluid machine in this embodiment is used as an air conditioning compressor will be described with reference to FIG. As indicated by the arrow in the drawing, the working gas that has entered the closed casing 3 through the suction pipe 13 enters the suction cover 10 attached to the main bearing 7, and passes through the suction port 7a to move the positive displacement element 1 Then, the rotation of the drive shaft 6 causes the revolving piston 5 to perform a revolving motion to reduce the volume of the working chamber, thereby being compressed. The compressed working gas pushes up the discharge valve 9 through the discharge port 8 a formed in the end plate of the sub-bearing 8, enters the discharge chamber 8 b, and flows out through the discharge pipe 14 to the outside. The reason why the gap is formed between the suction pipe 13 and the suction cover 10 is to cool the electric motor element by flowing the working gas into the electric motor element 2 as well.
【0032】内部に溜められた潤滑油は、差圧や遠心ポ
ンプ給油によって底部から駆動軸内部に設けられた穴を
通って、各摺動部に送られ潤滑する。この一部は作動室
内部にも隙間を通って供給される。The lubricating oil stored inside is sent to each sliding portion from the bottom through a hole provided inside the drive shaft and lubricated by differential pressure or centrifugal pump oil supply. This part is also supplied to the inside of the working chamber through the gap.
【0033】ここで、本発明の容積型圧縮要素1を構成
する主要部品である旋回ピストン5及びシリンダ4の輪
郭形状の構成方法の一例を図4乃至図6を用いて説明す
る(3条ラップの場合を例に挙げる)。図4(a)(b)
は、一例として平面形状が円弧の組み合わせにより構成
された旋回ピストンの形状の一例で、(a)は平面図、
(b)は側面図である。図5(a)(b)は、図4に示し
た旋回ピストンの対となって噛み合うシリンダ形状の一
例で、(a)は平面図、(b)は側面図である。また、
図6は、図4に示した旋回ピストンの中心oと図5に示
したシリンダの中心o′とを重ねてピストンとシリンダ
の壁面の一部分を描いた図である。Here, an example of a method of forming the contour shapes of the revolving piston 5 and the cylinder 4 which are the main parts constituting the positive displacement compression element 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. Is taken as an example). FIG. 4 (a) (b)
Is an example of the shape of a revolving piston whose planar shape is formed by a combination of arcs as an example, (a) is a plan view,
(B) is a side view. 5 (a) and 5 (b) are examples of a cylinder shape which meshes with the pair of the revolving pistons shown in FIG. 4, where (a) is a plan view and (b) is a side view. Also,
FIG. 6 is a diagram in which the center o of the revolving piston shown in FIG. 4 and the center o ′ of the cylinder shown in FIG.
【0034】図4(a)において、旋回ピストンの平面
形状は中心o(正三角形IJKの図心)の周りに同一の
輪郭形状が3箇所連続して接続されている。その輪郭形
状は、半径R1から半径R7までの全部で7つの円弧で
形成されており、点p,q,r,s,t,u,v,wは
夫々異なる半径の円弧の接続点である。曲線pqは、正
三角形の一辺IJ上に中心を持つ半径R1の円弧、ここ
で、点pは頂点IよりR7の距離にある。曲線qrは接
点qと半径R1の中心を結ぶ直線の延長線上に中心を持
つ半径R2の円弧、曲線rsは接点rと半径R2の中心
を結ぶ直線上に中心を持つ半径R3の円弧、曲線stは
同様に接点sと半径R3の中心を結ぶ直線の延長線上に
中心を持つ半径R4の円弧である。In FIG. 4 (a), in the plane shape of the revolving piston, three identical contours are continuously connected around the center o (center of the equilateral triangle IJK). The contour shape is formed by a total of seven arcs from a radius R1 to a radius R7, and points p, q, r, s, t, u, v, and w are connection points of arcs having different radii. . The curve pq is an arc of radius R1 centered on one side IJ of the equilateral triangle, where point p is at a distance R7 from vertex I. The curve qr is an arc of radius R2 having a center on an extension of a straight line connecting the contact point q and the center of the radius R1, and the curve rs is an arc of radius R3 having a center on a straight line connecting the contact point r and the center of the radius R2. Is an arc of a radius R4 having a center on an extension of a straight line connecting the contact s and the center of the radius R3.
【0035】曲線tuは接点tと半径R4の中心を結ぶ
直線の延長線上に中心を持つ半径R5の円弧、曲線uv
は接点uと半径R5の中心を結ぶ直線の延長線上の図心
oを中心とする半径R6の円弧、曲線vwは接点vと半
径R6の中心(図心o)を結ぶ直線上の頂点Jを中心と
する半径R7の円弧である。尚、半径R1,R2,R
3,R4,R5,R6の夫々の円弧の角度は接点におい
て滑らかに接続する(接点での接線の傾きが同一)とい
う条件により決められる。The curve tu is an arc of a radius R5 having a center on an extension of a straight line connecting the contact point t and the center of the radius R4, and a curve uv.
Is an arc of radius R6 centered on a centroid o on an extension of a straight line connecting the contact point u and the center of the radius R5, and a curve vw is a vertex J on a straight line connecting the contact point v and the center of the radius R6 (centroid o). This is an arc having a radius R7 at the center. Note that the radii R1, R2, R
The angles of the respective arcs of R3, R4, R5, and R6 are determined by the condition that the contacts are smoothly connected (the inclination of the tangent line at the contacts is the same).
【0036】点pから点wに至る輪郭形状を図心oを中
心に反時計周りに120°回転させると点wに点pが重
なり、さらに120°回転させると全周の輪郭形状が完
成する。これにより旋回ピストンの平面形状が得られ、
厚みhを与えることによって旋回ピストンが構成され
る。When the contour from point p to point w is rotated 120 ° counterclockwise around the center of gravity o, point p overlaps point w, and when further rotated by 120 °, the contour around the entire circumference is completed. . As a result, the plane shape of the revolving piston is obtained,
By providing the thickness h, a revolving piston is formed.
【0037】旋回ピストンの平面形状が決まると、この
旋回ピストンが旋回半径εで旋回運動したときにこれに
噛み合うシリンダの輪郭形状は、図6に示されるように
旋回ピストンの輪郭形状を構成する曲線の外側の法線距
離がεのオフセット曲線となる。When the plane shape of the revolving piston is determined, when the revolving piston makes a revolving motion with a revolving radius ε, the contour of the cylinder that meshes with the revolving piston becomes a curve forming the contour of the revolving piston as shown in FIG. Is an offset curve of ε.
【0038】図5によりシリンダの輪郭形状を説明す
る。三角形IJKは図4と同一の正三角形である。輪郭
形状は、旋回ピストンと同様に全部で7つの円弧で形成
されており、点p′,q′,r′,s′,t′,u′,
v′,w′は夫々異なる半径の円弧の接続点である。曲
線p′q′は、正三角形の一辺IK上に中心を持つ半径
(R1−ε)の円弧、ここで、点p′は頂点Iより(R
7+ε)の距離にある。曲線q′r′は接点q′と半径
(R1−ε)の中心を結ぶ直線の延長線上に中心を持つ
半径(R2−ε)の円弧、曲線r′s′は接点r′と半
径(R2−ε)の中心を結ぶ直線上に中心を持つ半径
(R3−ε)の円弧、曲線s′t′は同様にs′と半径
(R3−ε)の中心を結ぶ直線上に中心を持つ半径(R
4+ε)の円弧である。The outline shape of the cylinder will be described with reference to FIG. The triangle IJK is the same equilateral triangle as in FIG. The contour shape is formed by a total of seven circular arcs like the revolving piston, and the points p ′, q ′, r ′, s ′, t ′, u ′,
v 'and w' are connection points of arcs having different radii. A curve p′q ′ is an arc having a radius (R1−ε) centered on one side IK of an equilateral triangle.
7 + ε). The curve q'r 'is an arc of a radius (R2-?) Having a center on an extension of a straight line connecting the contact q' and the center of the radius (R1-?), And the curve r's 'is a contact r' and a radius (R2 -[Epsilon]) an arc having a radius (R3- [epsilon]) centered on a straight line connecting the center, and a curve s't 'is a radius having a center on a straight line connecting s' and the center of the radius (R3- [epsilon]) (R
4 + ε).
【0039】曲線t′u′は接点t′と半径(R4+
ε)の中心を結ぶ直線の延長線上に中心を持つ半径(R
5+ε)の円弧、曲線u′v′は接点u′と半径(R5
+ε)の中心を結ぶ直線の延長線上の図心o′を中心と
する半径(R6+ε)の円弧、曲線v′w′は接点v′
と半径(R6+ε)の中心(図心o′)を結ぶ直線上の
頂点Jを中心とする半径(R7+ε)の円弧である。
尚、半径(R1−ε),(R2−ε),(R3−ε),
(R4+ε),(R5+ε),(R6+ε)の夫々の円弧
の角度は旋回ピストン同様、夫々の接点において滑らか
に接続する(接点での接線の傾きが同一)という条件に
より決められる。The curve t'u 'has a contact point t' and a radius (R4 +
radius (R) having a center on an extension of a straight line connecting the centers of ε)
5 + ε), the curve u′v ′ has a contact point u ′ and a radius (R5
+ Ε) is an arc of a radius (R6 + ε) centered on the centroid o ′ on an extension of a straight line connecting the centers of the points V ′ and w ′
And an arc having a radius (R7 + ε) centered on a vertex J on a straight line connecting the center (center o ′) of the radius (R6 + ε).
Note that the radii (R1-ε), (R2-ε), (R3-ε),
The angle of each of the arcs of (R4 + ε), (R5 + ε), and (R6 + ε) is determined by the condition that the contact points are smoothly connected at the respective contact points (the inclination of the tangent line at the contact points is the same) as in the case of the revolving piston.
【0040】点p′から点w′に至る輪郭形状を図心
o′を中心反時計周りに120°回転させると点w′に
点p′が一致し、さらに120°回転させると全周の輪
郭形状が完成する。これによりシリンダの平面形状が得
られる。シリンダの厚みHは、旋回ピストンの厚みhよ
りわずかに厚くなっている。When the contour shape from the point p 'to the point w' is rotated counterclockwise about the center o 'by 120 °, the point p' coincides with the point w '. The contour shape is completed. Thereby, the planar shape of the cylinder is obtained. The thickness H of the cylinder is slightly larger than the thickness h of the revolving piston.
【0041】図6は旋回ピストンの中心oとシリンダの
中心o′を重ねその一部を表した図である。旋回ピスト
ンとシリンダとの間に形成される隙間は旋回半径に等し
いεとなるようにしている。尚、この隙間は、全周にお
いてεであることが望ましいが、旋回ピストンの外周輪
郭とシリンダの内周輪郭とにより形成される作動室が正
常な動作をする範囲において、何らかの理由によって、
この関係が崩れる箇所があっても差し支えない。FIG. 6 is a diagram showing a part of the center of the revolving piston overlapped with the center of the cylinder o '. The gap formed between the turning piston and the cylinder is set to ε equal to the turning radius. It is desirable that this gap be ε over the entire circumference. However, as long as the working chamber formed by the outer peripheral contour of the revolving piston and the inner peripheral contour of the cylinder operates normally, for some reason,
There may be places where this relationship breaks.
【0042】尚、ここでは旋回ピストン外壁及びシリン
ダ内壁の輪郭形状の構成方法として複数円弧の組み合わ
せによる方法を説明したが、本発明はこれに限定される
ものではなく任意の(n次式で表される曲線等)曲線の
組み合わせによっても同様の輪郭形状を構成することが
できる。Here, the method of combining the plurality of arcs has been described as a method of forming the contours of the outer wall of the revolving piston and the inner wall of the cylinder. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. A similar contour shape can be formed by a combination of curves.
【0043】図1乃至図6にて説明した一実施形態の作
用効果を以下説明する。図7は、吸入終了時からの回転
軸の回転角θを横軸にとって本発明における作動室の容
積変化特性(吸入容積Vsと作動室容積Vの比で表す)
を他形式の圧縮機と比較して示す。これより本実施形態
に係る容積型圧縮要素1の容積変化特性は、吐出開始容
積比0.37の空調機の一種の運転条件(例えば作動ガス
がフロンHCFC22の場合、吸入圧力Ps=0.64
MPa,吐出圧力Pd=2.07MPa)で比べて見る
と、圧縮過程はレシプロ式とほぼ同等で、短時間に圧縮
過程が終了するため作動ガスの漏れが低減され、圧縮機
の能力及び効率を向上することができる。一方、吐出過
程はロータリ式(ローリングピストン型)よりも約50
%長くなり、吐出流速が遅くなるため圧力損失が低減さ
れ、吐出過程の流体損失(過圧縮損失)を大幅に低減し
て性能向上を図ることができる。The operation and effect of the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 6 will be described below. FIG. 7 shows the volume change characteristic of the working chamber according to the present invention (represented by the ratio between the suction volume Vs and the working chamber volume V) with the rotation angle θ of the rotating shaft from the end of suction as the horizontal axis.
Are shown in comparison with other types of compressors. Accordingly, the volume change characteristic of the positive displacement type compression element 1 according to the present embodiment is based on a kind of operating condition of the air conditioner having the discharge start volume ratio of 0.37 (for example, when the working gas is Freon HCFC22, the suction pressure Ps = 0.64).
Comparing the pressure and discharge pressure Pd = 2.07 MPa), the compression process is almost the same as that of the reciprocating type, and the compression process is completed in a short time, so that leakage of working gas is reduced and the capacity and efficiency of the compressor are reduced. Can be improved. On the other hand, the discharge process is about 50 times faster than the rotary type (rolling piston type).
%, The pressure loss is reduced because the discharge flow rate is reduced, and the fluid loss (excessive compression loss) in the discharge process can be greatly reduced to improve the performance.
【0044】図8は、本実施形態における回転軸1回転
中の仕事量の変化、すなわちガス圧縮トルクTの変化を
他形式の圧縮機と比較して示す(ここに、Tmは平均ト
ルクである)。これより本発明の容積型圧縮要素1のト
ルク変動はロータリ式の約1/10と非常に小さく、ス
クロール式と同等だが、スクロール式のオルダムリング
のような旋回スクロール自転防止のために往復摺動する
機構をもたないため、回転軸系の慣性バランスがとれた
圧縮機の振動・騒音を低減することができる。FIG. 8 shows a change in the amount of work during one rotation of the rotating shaft, that is, a change in the gas compression torque T in this embodiment, in comparison with other types of compressors (where Tm is an average torque). ). Thus, the torque fluctuation of the displacement type compression element 1 of the present invention is very small, about 1/10 of that of the rotary type, and is equivalent to that of the scroll type. Since there is no mechanism for performing the rotation, the vibration and noise of the compressor in which the inertia of the rotary shaft system is balanced can be reduced.
【0045】また、図4に示すように輪郭線はスクロー
ル式のような長い渦巻き形状でないため、加工時間の短
縮,コスト低減が図れるとともに、渦巻き形状を保持す
るための端板(鏡板)がないので、治具を貫通させて加
工することができなかったスクロール式に比べてロータ
リ式並の加工で製作することができる。Further, as shown in FIG. 4, since the contour is not a long spiral shape like a scroll type, the processing time and cost can be reduced, and there is no end plate (end plate) for maintaining the spiral shape. Therefore, it can be manufactured by processing similar to a rotary type as compared with a scroll type in which processing cannot be performed by penetrating a jig.
【0046】さらに、ガス圧によるスラスト荷重は旋回
ピストンに作用しないので、スクロール圧縮機に見られ
るような圧縮機の性能に重要な影響をおよぼす軸方向ク
リアランスの管理もしやすくなるため性能向上が図れ
る。さらに、計算の結果、同一容積,同一外径のスクロ
ール圧縮機と比較すると、厚みを薄くすることができ、
圧縮機の小型,軽量化にも寄与することができる。Further, since the thrust load due to the gas pressure does not act on the orbiting piston, it is easy to manage the axial clearance which significantly affects the performance of the compressor as seen in the scroll compressor, so that the performance can be improved. Furthermore, as a result of the calculation, the thickness can be reduced as compared with a scroll compressor having the same volume and the same outer diameter,
It can also contribute to reducing the size and weight of the compressor.
【0047】次に前述の巻き角と吸入終了から吐出終了
までの回転軸の回転角θcとの関係について説明する。
前述の一実施形態では巻き角を360゜として説明した
が、巻き角を変えることによって回転軸の回転角θcを
変えることも可能である。例えば、図2では、巻き角が
360゜であるので、吸入終了から吐出終了までの回転
軸の回転角θcが360゜で元の状態に戻る。この巻き
角を360°よりも小さくすることによって吸入終了か
ら吐出終了までの回転軸の回転角θcを小さくする場
合、吐出ポートと吸入ポートが連通する状態が生じ、吐
出ポート内の流体の膨張作用で一旦吸入された流体が逆
流するといった問題が起こる。Next, the relationship between the above-mentioned winding angle and the rotation angle θc of the rotating shaft from the end of suction to the end of discharge will be described.
In the above-described embodiment, the winding angle is described as 360 °. However, it is also possible to change the rotation angle θc of the rotating shaft by changing the winding angle. For example, in FIG. 2, since the winding angle is 360 °, the rotation angle θc of the rotating shaft from the end of suction to the end of discharge returns to the original state when the rotation angle θc is 360 °. When the rotation angle θc of the rotating shaft from the end of suction to the end of discharge is reduced by making the winding angle smaller than 360 °, a state occurs in which the discharge port communicates with the suction port, and the expansion action of the fluid in the discharge port occurs. This causes a problem that the fluid once sucked flows backward.
【0048】巻き角を360°よりも大きくすると回転
軸の回転角も360゜より大きくなり、吸入終了から吐
出ポートのある空間に連通するまでの間に大きさの異な
る2つの作動室が形成される。これを圧縮機として用い
たとき、これら2つの作動室の圧力上昇が各々異なるた
めに両者合流時に不可逆的な混合ロスが生じ、圧縮動力
の増加になる。また、液体ポンプとして用いようとして
も、吐出ポートに連通しない作動室が形成されることか
らポンプとしては適用しにくくなる。このため、巻き角
は許容される精度の範囲内において極力360°が望ま
しいといえる。When the winding angle is larger than 360 °, the rotation angle of the rotating shaft is also larger than 360 °, and two working chambers having different sizes are formed from the end of suction to the communication with the space having the discharge port. You. When this is used as a compressor, irreversible mixing loss occurs when the two working chambers merge because the pressure rises of these two working chambers are different from each other, resulting in an increase in compression power. Further, even if it is used as a liquid pump, it is difficult to apply it as a pump because an operation chamber that does not communicate with the discharge port is formed. For this reason, it can be said that the winding angle is desirably 360 ° as much as possible within the range of allowable accuracy.
【0049】前述の特開昭55−23353 号公報(文献1)
に記載の流体機械における圧縮行程の回転軸の回転角θ
cは、θc=180゜であり、特開平5−202869 号公報
(文献3)及び特開平6−280758 号公報(文献4)に記
載の流体機械における圧縮行程の回転軸の回転角θc
は、θc=210゜である。作動流体の吐出が終了して
から次の圧縮行程が始まる(吸入終了)までの期間は、
文献1においては回転軸の回転角θcで180゜、文献
3及び文献4においては150゜である。The above-mentioned JP-A-55-23353 (Reference 1)
Rotation angle θ of the rotary shaft during the compression stroke in the fluid machine described in
c is 180 °, and the rotation angle θc of the rotary shaft during the compression stroke in the fluid machine described in JP-A-5-202869 (Reference 3) and JP-A-6-280758 (Reference 4).
Is θc = 210 °. During the period from the end of discharge of the working fluid to the start of the next compression stroke (end of suction),
In Reference 1, the rotation angle θc of the rotating shaft is 180 °, and in References 3 and 4, it is 150 °.
【0050】圧縮行程の回転軸の回転角θcが210゜
の場合における軸の1回転中の各作動室(符号I,II,
III ,IVで示す)の圧縮行程線図を図9(a)に示す。
但し、条数N=4である。回転軸の回転角θcが360
゜内には4個の作動室が形成されるが、ある角度におい
て同時に形成される作動室数nは、n=2あるいは3と
なっている。同時に形成される作動室数の最大値は条数
よりも少ない3である。When the rotation angle θc of the rotating shaft in the compression stroke is 210 °, each working chamber (reference numerals I, II,
FIG. 9 (a) shows a compression stroke diagram of the compression stroke (indicated by III and IV).
However, the number of rows N = 4. The rotation angle θc of the rotation shaft is 360
Although four working chambers are formed in ゜, the number n of working chambers simultaneously formed at a certain angle is n = 2 or 3. The maximum value of the number of working chambers formed simultaneously is 3, which is smaller than the number of working chambers.
【0051】同様に条数N=3であり、圧縮行程の回転
軸の回転角θcが210゜の場合を図10(a)に示
す。この場合も同時に形成される作動室数nは、n=1
あるいは2であり、同時に形成される作動室数の最大値
は条数よりも少ない2である。Similarly, FIG. 10A shows the case where the number of threads N = 3 and the rotation angle θc of the rotating shaft in the compression stroke is 210 °. Also in this case, the number n of working chambers formed simultaneously is n = 1.
Alternatively, it is 2, and the maximum value of the number of working chambers formed simultaneously is 2, which is smaller than the number of rows.
【0052】このような状態では、作動室が駆動軸の周
りに偏って形成されるため、力学的アンバランスが発生
し、旋回ピストンに働く自転モーメントが過大になり、
旋回ピストンとシリンダとの接触荷重が増大し機械摩擦
損失の増加による性能低下やベーンの摩耗による信頼性
低下の問題がある。In such a state, the working chamber is formed so as to be deviated around the drive shaft, so that a dynamic imbalance occurs, and the rotation moment acting on the orbiting piston becomes excessive.
The contact load between the orbiting piston and the cylinder increases, and there is a problem that the performance decreases due to an increase in mechanical friction loss and the reliability decreases due to vane wear.
【0053】この問題を解決するため、本実施の形態で
は、吸入終了から吐出終了までの(圧縮行程という場合
あり)回転軸の回転角θcが、In order to solve this problem, in the present embodiment, the rotation angle θc of the rotating shaft from the end of suction to the end of discharge (sometimes called a compression stroke) is
【0054】[0054]
【数1】 (((N−1)/N)・360゜)<θc≦360゜ …(数1) を満たすように、旋回ピストンの外周輪郭形状及びシリ
ンダの内周輪郭形状を形成している。[Formula 1] (((N-1) / N) · 360 °) <θc ≦ 360 ° (Formula 1) An outer contour shape of the revolving piston and an inner contour shape of the cylinder are formed so as to satisfy I have.
【0055】換言すると、前述の巻き角が数式1の範囲
になっている。図9(b)を参照すると、圧縮行程の回転
軸の回転角θcが、270゜より大きくなっており、同
時に形成される作動室数nは、n=3あるいは4とな
り、作動室数の最大値は4である。この値は、条数N
(=4)に一致する。また、図10(b)では、圧縮行程
の回転軸の回転角θcが、240゜より大きくなってお
り、同時に形成される作動室数nは、n=2あるいは3
となり、作動室数の最大値は3である。この値は、条数
N(=3)と一致する。In other words, the above-mentioned winding angle is in the range of Expression 1. Referring to FIG. 9B, the rotation angle θc of the rotating shaft in the compression stroke is larger than 270 °, and the number n of working chambers simultaneously formed is n = 3 or 4, and the maximum number of working chambers is The value is 4. This value is the number of articles N
(= 4). In FIG. 10B, the rotation angle θc of the rotation shaft in the compression stroke is larger than 240 °, and the number n of working chambers formed simultaneously is n = 2 or 3
And the maximum value of the number of working chambers is 3. This value is equal to the number N of rows (= 3).
【0056】このように圧縮行程の回転軸の回転角θc
の下限値を数式1の左辺の値よりも大きくすることによ
り、作動室数の最大値が条数N以上となり、作動室が駆
動軸の周りに分散して配置されるようになるため、力学
的なバランスがよくなり、旋回ピストンに働く自転モー
メントが低減され、旋回ピストンとシリンダとの接触荷
重も低減され機械摩擦損失の低減による性能向上と共に
接触部の信頼性を向上することができる。As described above, the rotation angle θc of the rotating shaft in the compression stroke
Is larger than the value on the left side of Equation 1, the maximum value of the number of working chambers becomes equal to or more than the number N, and the working chambers are dispersedly arranged around the drive shaft. As a result, the rotational moment acting on the orbiting piston is reduced, the contact load between the orbiting piston and the cylinder is reduced, and the reliability of the contact portion can be improved as well as the performance is improved by reducing the mechanical friction loss.
【0057】一方、圧縮行程の回転軸の回転角θcの上
限は数式1によると360゜となっている。この圧縮行
程の回転軸の回転角θcの上限は360゜である。前述
したように、作動流体の吐出が終了してから次の圧縮行
程が始まる(吸入終了)までのタイムラグを0にするこ
とができ、θc<360゜の場合に起こる隙間容積内の
ガスの再膨張による吸入効率の低下を防止することがで
きると共に、θc>360゜の場合に起こる2つの作動
室の圧力上昇が異なるために両者合流時に発生する不可
逆的な混合ロスを防止することができる。後者について
図11を用いて説明する。On the other hand, the upper limit of the rotation angle θc of the rotating shaft in the compression stroke is 360 ° according to the equation (1). The upper limit of the rotation angle θc of the rotation shaft in this compression stroke is 360 °. As described above, the time lag from the end of the discharge of the working fluid to the start of the next compression stroke (end of suction) can be made zero, and the gas in the gap volume occurring when θc <360 ° can be re-established. It is possible to prevent a reduction in suction efficiency due to expansion, and to prevent irreversible mixing loss that occurs when the two working chambers merge due to different pressure increases in the two working chambers when θc> 360 °. The latter will be described with reference to FIG.
【0058】圧縮行程が回転軸の回転角θcで375゜
となる容積型流体機械を図11に示す。図11(a)
は、図中2つの作動室15aと15bの吸入が終了した
状態である。このとき2つの作動室15aと15bの圧
力は吸入圧力Psで両者等しくなっている。吐出口8a
は作動室15aと15bの間に位置しており、両作動室
とは連通していない。この状態から回転軸の回転角θc
で15゜回転が進んだ状態を図11(b)に示す。吐出
口8aと両作動室15aと15bが連通する直前の状態
である。このとき作動室15aの容積は図11(a)の
吸入終了時よりも小さく圧縮が進行しており圧力も吸入
圧力Psよりも高い圧力になっている。これに対して、
作動室15bの容積は逆に吸入終了時よりも大きくなっ
ており、膨張作用により圧力も吸入圧力Psよりも低く
なっている。FIG. 11 shows a positive displacement type fluid machine in which the compression stroke is 375 ° at the rotation angle θc of the rotating shaft. FIG. 11 (a)
5 shows a state in which the suction of the two working chambers 15a and 15b has been completed. At this time, the pressures of the two working chambers 15a and 15b are equal at the suction pressure Ps. Discharge port 8a
Is located between the working chambers 15a and 15b and is not in communication with both working chambers. From this state, the rotation angle θc of the rotation shaft
FIG. 11B shows a state in which the rotation has been advanced by 15 °. This is a state immediately before the discharge port 8a and both working chambers 15a and 15b communicate with each other. At this time, the volume of the working chamber 15a is smaller than that at the end of the suction in FIG. 11A, and the compression is progressing, and the pressure is higher than the suction pressure Ps. On the contrary,
Conversely, the volume of the working chamber 15b is larger than at the end of the suction, and the pressure is also lower than the suction pressure Ps due to the expansion action.
【0059】次の瞬間作動室15aと15bが合体(連
通)する際に、図11(c)に矢印で示すような不可逆
的な混合が起こり、圧縮動力の増加による性能低下が発
生することとなる。従って、圧縮行程の回転軸の回転角
θcの上限は360゜が望ましい状態である。When the next instantaneous working chambers 15a and 15b are united (communicated), irreversible mixing as shown by an arrow in FIG. 11C occurs, and the performance decreases due to an increase in compression power. Become. Therefore, the upper limit of the rotation angle θc of the rotation shaft in the compression stroke is desirably 360 °.
【0060】図12は文献3もしくは文献4に記載され
た容積型流体機械の圧縮要素であり、(a)が平面図、
(b)が側面図である。条数Nは3であり、圧縮行程の
回転軸の回転角θc(巻き角θ)は210゜である。こ
の図において、作動室数nは図10(a)に示したよう
にn=1あるいは2となる。この図は回転軸の回転角θ
が0゜の状態を示しており、作動室数nは2である。本
図から明らかなように、旋回ピストンの外周輪郭形状と
シリンダの内周輪郭形状とにより形成される空間の内右
側の空間は作動室となってなく、吸入口7aと吐出口8
aが連通している。このため、吐出口7aの隙間容積内
ガスの再膨張により一旦吸入口8aからシリンダ4内に
流入したガスが逆流し、吸入効率が低下する問題があ
る。FIG. 12 shows a compression element of a positive displacement fluid machine described in Document 3 or Document 4, wherein (a) is a plan view,
(B) is a side view. The number of threads N is 3, and the rotation angle θc (winding angle θ) of the rotation shaft in the compression stroke is 210 °. In this figure, the number n of working chambers is n = 1 or 2, as shown in FIG. This figure shows the rotation angle θ of the rotating shaft.
Indicates a state of 0 °, and the number n of working chambers is 2. As is clear from this figure, the space on the right side of the space formed by the outer peripheral contour of the revolving piston and the inner peripheral contour of the cylinder does not serve as a working chamber, but instead has a suction port 7 a and a discharge port 8.
a communicates. Therefore, the gas once flowing into the cylinder 4 from the suction port 8a flows backward due to the re-expansion of the gas in the gap volume of the discharge port 7a, and there is a problem that the suction efficiency is reduced.
【0061】ところで、図12に示した容積型流体機械
の圧縮行程の回転軸の回転角θcを、本実施の形態の考
え方を用いて拡大する場合を考える。圧縮行程の回転軸
の回転角θcを拡大するためには2点鎖線で図示するよ
うにシリンダ4の輪郭曲線の巻き角を大きくしなければ
ならないが、図示の如くベーン4bの厚さが極端に薄く
なり、作動室数nの最大値が条数N(N=3)以上とな
るように圧縮行程の回転軸の回転角θcを240゜より
大きくすることは困難である。Now, consider a case where the rotation angle θc of the rotation shaft in the compression stroke of the positive displacement type fluid machine shown in FIG. 12 is expanded using the concept of the present embodiment. In order to increase the rotation angle θc of the rotation shaft during the compression stroke, the winding angle of the contour curve of the cylinder 4 must be increased as shown by a two-dot chain line. It is difficult to make the rotation angle θc of the rotation shaft of the compression stroke larger than 240 ° so that the thickness becomes thin and the maximum value of the number n of the working chambers becomes more than the number N of rows (N = 3).
【0062】図13に図12に示された容積型流体機械
と同一行程容積(吸入容積),同一外径寸法,同一旋回
半径の容積型流体機械の圧縮要素の実施形態の一例を示
す。この図13に示された圧縮要素の圧縮行程の回転軸
の回転角θcは240゜より大きい360゜を実現して
いる。これは、図12に示された圧縮要素では、作動室
を形成するシール点間が滑らかな曲線によって構成され
ているため、例え、本実施の形態の考え方に基づいて圧
縮行程の回転軸の回転角θcを拡大しようとしても最大
で240゜が限界であるが、図13に示された本実施の
形態による圧縮要素では、シール点間(a−c)が滑ら
かではなく(一様の曲線ではなく)接点b付近の形状が
旋回ピストンから見て突出するように形成され、旋回ピ
ストンの各条が中心部から先端部に向かう途中にくびれ
部が存在している。FIG. 13 shows an example of a compression element of a displacement type fluid machine having the same stroke volume (suction volume), the same outer diameter, and the same turning radius as the displacement type fluid machine shown in FIG. The rotation angle θc of the rotation shaft in the compression stroke of the compression element shown in FIG. 13 realizes 360 ° larger than 240 °. This is because, in the compression element shown in FIG. 12, the gap between the seal points forming the working chamber is formed by a smooth curve, and therefore, for example, the rotation of the rotation shaft during the compression stroke is performed based on the concept of the present embodiment. Although a maximum of 240 ° is the limit for increasing the angle θc, in the compression element according to the present embodiment shown in FIG. 13, the distance between the sealing points (ac) is not smooth (in the case of a uniform curve). However, the shape near the contact point b is formed so as to protrude when viewed from the revolving piston, and there is a constriction on the way from the center of the revolving piston toward the tip.
【0063】これらは図1に示した実施の形態について
も云えることである。これらの形状により、接点aから
接点bまでの巻き角を240゜より大きい360゜とす
ることができ、接点bから接点cまでの巻き角を240
゜より大きい360゜とすることができる。この結果、
圧縮行程の回転軸の回転角θcを240゜より大きな3
60゜とすることができ、作動室数nの最大値を条数N
以上とすることができる。このため、作動室が分散配置
され自転モーメントを小さくすることができる。These are also applicable to the embodiment shown in FIG. With these shapes, the winding angle from the contact a to the contact b can be set to 360 ° larger than 240 °, and the winding angle from the contact b to the contact c can be set to 240 °.
It can be greater than {360}. As a result,
The rotation angle θc of the rotation shaft in the compression stroke should be
60 °, and the maximum value of the number n of working chambers is
The above can be considered. For this reason, the working chambers are dispersed and the rotation moment can be reduced.
【0064】さらに、このように有効に機能しうる作動
室数が増加したことで、図12に記載の圧縮要素のシリ
ンダ高さ(厚み)をHとしたとき、図13に記載の圧縮
要素のシリンダ高さは0.7H となり、30%低くなる
ので、圧縮要素の小型化を図ることができる。Further, when the cylinder height (thickness) of the compression element shown in FIG. 12 is set to H due to the increase in the number of working chambers which can function effectively, the compression element shown in FIG. Since the cylinder height is 0.7H, which is 30% lower, the size of the compression element can be reduced.
【0065】図14は、本実施形態における旋回ピスト
ン5に作用する荷重及びモーメントの説明図である。記
号θは駆動軸6の回転角、εは旋回半径である。作動ガ
スの圧縮に伴い、各作動室15の内圧によって旋回ピス
トン5には、図に示すように偏心方向に直角な接線方向
力Ftと偏心方向にあたる半径方向力Frが作用する。
FtとFrの合力がFである。この合力Fの旋回ピスト
ン5の中心oからのずれ(腕の長さl)によって旋回ピ
ストンを回転させようとする自転モーメントM(=F・
l)が働く。この自転モーメントMを支えるのが旋回ピ
ストン5とシリンダ4の接点gと接点bにおける反力R
1と反力R2である。FIG. 14 is an explanatory diagram of the load and moment acting on the revolving piston 5 in the present embodiment. The symbol θ is the rotation angle of the drive shaft 6, and ε is the turning radius. With the compression of the working gas, a tangential force Ft perpendicular to the eccentric direction and a radial force Fr corresponding to the eccentric direction act on the orbiting piston 5 due to the internal pressure of each working chamber 15 as shown in the figure.
The resultant force of Ft and Fr is F. A rotation moment M (= F · F) for rotating the revolving piston due to the deviation of the resultant force F from the center o of the revolving piston 5 (length of the arm 1).
l) works. This rotation moment M is supported by the reaction force R at the contact point g and the contact point b of the orbiting piston 5 and the cylinder 4.
1 and the reaction force R2.
【0066】本発明では常時、吸入ポート7aに近い2
ないし3箇所の接点でモーメントを受け、その他の接点
には反力が作用しない。本発明の容積型圧縮要素1は、
旋回ピストン5の中心部に嵌合された駆動軸6のクラン
ク部6aの周りにほぼ等ピッチで吸入終了から吐出終了
までの回転軸の回転角がほぼ360°となる作動室を分
散して配設しているため、合力Fの作用点を旋回ピスト
ン5の中心oに近付けることができ、モーメントの腕の
長さlを縮少して自転モーメントMを低減することがで
きる。したがって、反力R1と反力R2が軽減される。
また、接点gと接点bの位置からわかるように、自転モ
ーメントMを受ける旋回ピストン5とシリンダ4の摺動
部位を、温度が低く油粘度の高い作動ガスの吸入口7a
付近になるようにしているため摺動部の油膜が確保され
やすい容積型流体機械を提供することができる。According to the present invention, at all times, 2 near the suction port 7a
In addition, a moment is received at three or three contact points, and no reaction force acts on the other contact points. The displacement type compression element 1 of the present invention
Around the crank 6a of the drive shaft 6 fitted to the center of the revolving piston 5, working chambers in which the rotation angle of the rotating shaft from the end of suction to the end of discharge becomes approximately 360 ° at a substantially equal pitch are distributed. With this arrangement, the point of action of the resultant force F can be made closer to the center o of the revolving piston 5, and the length l of the arm of the moment can be reduced to reduce the rotation moment M. Therefore, the reaction force R1 and the reaction force R2 are reduced.
Further, as can be seen from the positions of the contact point g and the contact point b, the sliding portion between the revolving piston 5 and the cylinder 4 receiving the rotation moment M is moved to the working gas inlet 7a having a low temperature and a high oil viscosity.
Since it is set to be in the vicinity, it is possible to provide a positive displacement fluid machine in which an oil film of the sliding portion is easily secured.
【0067】図15は作動流体の内圧によって旋回ピス
トンに働く軸1回転中の自転モーメントMを図12に示
された圧縮要素及び図13に示された圧縮要素で比較し
たものである。計算条件は作動流体HFC134aの冷
凍条件(吸入圧力Ps=0.095MPa,吐出圧力P
d=1.043MPa)である。これにより作動室数n
の最大値が条数以上となる本実施の形態による圧縮要素
では、吸入終了から吐出終了までの作動室が駆動軸の周
りにほぼ等ピッチで分散して配置されるため力学的なバ
ランスがよくなり、圧縮による荷重ベクトルがほぼ中心
を向くように構成できる。このため旋回ピストンに働く
自転モーメントMを低減することができる。この結果、
旋回ピストンとシリンダの接触荷重も軽減され機械効率
を向上することができると共に圧縮機としての信頼性を
向上することができる。FIG. 15 shows a comparison between the compression element shown in FIG. 12 and the compression element shown in FIG. 13 in terms of the rotational moment M during one rotation of the shaft acting on the orbiting piston due to the internal pressure of the working fluid. The calculation conditions are the refrigeration conditions of the working fluid HFC134a (suction pressure Ps = 0.095 MPa, discharge pressure Ps
d = 1.043 MPa). Thus, the number of working chambers n
In the compression element according to the present embodiment in which the maximum value is equal to or greater than the number of lines, the working chambers from the end of suction to the end of discharge are dispersed and arranged at substantially equal pitches around the drive shaft, so that the mechanical balance is good. That is, the load vector due to the compression can be configured to be substantially directed to the center. Therefore, the rotation moment M acting on the orbiting piston can be reduced. As a result,
The contact load between the revolving piston and the cylinder is reduced, so that the mechanical efficiency can be improved and the reliability as a compressor can be improved.
【0068】ここで、吸入口7aと吐出口8aとが連通
する期間と圧縮行程回転軸の回転角との関係について説
明する。吸入口と吐出口が連通する期間、すなわち作動
流体の吐出が終了してから次の圧縮行程が始まる(吸入
終了)までの間の回転軸の回転角で表すタイムラグΔθ
は、圧縮行程の回転軸の回転角θcとして、Δθ=36
0゜−θcで表される。Here, the relationship between the period during which the suction port 7a and the discharge port 8a communicate with each other and the rotation angle of the compression stroke rotating shaft will be described. A time lag Δθ represented by the rotation angle of the rotating shaft between the time when the suction port and the discharge port communicate with each other, that is, from the end of discharge of the working fluid to the start of the next compression stroke (end of suction).
Is Δθ = 36 as the rotation angle θc of the rotation shaft in the compression stroke.
0 ° −θc.
【0069】Δθ≦0゜の場合は、吸入口と吐出口が連
通する期間が存在しないため、吐出口の隙間容積内ガス
の再膨張による吸入効率の低下はない。When Δθ ≦ 0 °, there is no period in which the suction port and the discharge port communicate with each other, so that the suction efficiency does not decrease due to the re-expansion of the gas in the gap volume of the discharge port.
【0070】Δθ>0゜の場合には吸入口と吐出口が連
通する期間が存在するため、吐出口の隙間容積内ガスの
再膨張に起因する吸入効率の低下が起こり、圧縮機の
(冷凍)能力が低下することになる。また、吸入効率(体
積効率)の低下は圧縮機のエネルギ効率である断熱効率
あるいは成績係数の低下にもつながる。When Δθ> 0 °, there is a period in which the suction port and the discharge port communicate with each other, so that the suction efficiency is reduced due to the re-expansion of the gas in the gap volume of the discharge port, and
(Refrigeration) capacity will be reduced. Further, a decrease in the suction efficiency (volume efficiency) leads to a decrease in the adiabatic efficiency, which is the energy efficiency of the compressor, or the coefficient of performance.
【0071】圧縮行程の回転軸の回転角θcは旋回ピス
トンあるいはシリンダの輪郭曲線の巻き角と吸入口及び
吐出口の位置によって決定される。旋回ピストンあるい
はシリンダの輪郭曲線の巻き角を360゜にした場合に
は、圧縮行程の回転軸の回転角θcは360゜にできる
と共に吸入口あるいは吐出口のシール点を移動すること
によってθc<360゜にもすることができる。しか
し、θc>360゜にはすることはできない。例えば、
前述の図11に示した圧縮要素の圧縮行程の回転軸の回
転角θc=375゜を吐出口の位置や大きさを変えるこ
とによりθc=360゜に変更することができる。The rotation angle θc of the rotating shaft in the compression stroke is determined by the winding angle of the contour curve of the revolving piston or cylinder and the positions of the suction port and the discharge port. When the winding angle of the contour curve of the revolving piston or cylinder is set to 360 °, the rotation angle θc of the rotating shaft in the compression stroke can be set to 360 °, and θc <360 by moving the seal point of the suction port or the discharge port.゜ can be. However, θc> 360 ° cannot be achieved. For example,
The rotation angle θc = 375 ° of the rotary shaft in the compression stroke of the compression element shown in FIG. 11 can be changed to θc = 360 ° by changing the position and size of the discharge port.
【0072】これは、図11における吸入終了状態の直
後に作動室15aと作動室15bとが連通するように吐
出口を大きくすることにより実現することができる。こ
のような変更を行うことによりθc=375゜の時に発
生していた2つの作動室の圧力上昇が異なるために起こ
る不可逆的な混合ロスを低減することができる。従っ
て、輪郭曲線の巻き角は、圧縮行程の回転軸の回転角θ
cを決定する必要条件ではあるが十分条件ではないと云
うことができる。This can be realized by enlarging the discharge port so that the working chamber 15a and the working chamber 15b communicate with each other immediately after the suction end state in FIG. By performing such a change, it is possible to reduce irreversible mixing loss that occurs due to the difference in pressure rise between the two working chambers that occurred when θc = 375 °. Therefore, the winding angle of the contour curve is determined by the rotation angle θ of the rotating shaft during the compression stroke.
It can be said that this is a necessary condition for determining c, but not a sufficient condition.
【0073】さて、上記説明した本実施形態、即ち図3
に示す実施形態では、密閉容器3内の圧力が低圧(吸入
圧力)に保持されるタイプの密閉型圧縮機について説明
したが、低圧タイプにすることにより以下のような利点
がある。The embodiment described above, that is, FIG.
In the embodiment shown in (1), the closed type compressor in which the pressure in the closed casing 3 is maintained at a low pressure (suction pressure) has been described. However, the use of the low pressure type has the following advantages.
【0074】(1)圧縮された高温の作動ガスによる電
動要素2の加熱が少なく、吸入ガスによって冷却される
ため、固定子2a,回転子2bの温度が低下し、モータ
効率が向上して性能向上が図ることができる。(1) Since the electric element 2 is hardly heated by the compressed high-temperature working gas and is cooled by the suction gas, the temperatures of the stator 2a and the rotor 2b are reduced, and the motor efficiency is improved and the performance is improved. Improvement can be achieved.
【0075】(2)フロン等の潤滑油12と相溶性のあ
る作動流体では、圧力が低いため潤滑油12中に溶解す
る作動ガスの割合が少なくなり、軸受等での油の発泡現
象が起こりにくく、信頼性を向上することができる。(2) With a working fluid compatible with the lubricating oil 12 such as chlorofluorocarbon, the pressure is low, so that the proportion of the working gas dissolved in the lubricating oil 12 decreases, and oil bubbling occurs in bearings and the like. And reliability can be improved.
【0076】(3)密閉容器3の耐圧を低くでき、薄肉
・軽量化が図ることができる。(3) The pressure resistance of the sealed container 3 can be reduced, and the thickness and weight can be reduced.
【0077】次に、密閉容器3内の圧力が高圧(吐出圧
力)に保持されるタイプのものについて説明する。図1
6は、本発明の他の実施形態に係る旋回型流体機械を圧
縮機として用いた高圧タイプの密閉型圧縮機の要部拡大
断面図である。図16において、前述の図1〜図3と同
一符号を付したものは同一部品であり、同一の作用をな
す。図において、7bは吸入カバー10によって主軸受
7に一体的に形成された吸入室で、シール部材16等に
よって密閉容器3内の圧力(吐出圧力)と区画されてい
る。17は吐出室8b内と密閉容器3内を連通する吐出
通路である。容積型圧縮要素1の作動原理等は前述した
低圧(吸入圧力)タイプと同様である。Next, a type in which the pressure in the sealed container 3 is maintained at a high pressure (discharge pressure) will be described. FIG.
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a high-pressure hermetic compressor using a swirling fluid machine according to another embodiment of the present invention as a compressor. In FIG. 16, components denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3 are the same components and perform the same operations. In the drawing, reference numeral 7b denotes a suction chamber formed integrally with the main bearing 7 by a suction cover 10, which is separated from the pressure (discharge pressure) in the sealed container 3 by a seal member 16 or the like. Reference numeral 17 denotes a discharge passage communicating between the inside of the discharge chamber 8b and the closed container 3. The operation principle and the like of the displacement type compression element 1 are the same as those of the low pressure (suction pressure) type described above.
【0078】作動ガスの流れは図中に矢印で示すよう
に、吸入パイプ13を通って吸入室7bに入った作動ガ
スは、主軸受7に形成された吸入ポート7aを通って容
積型圧縮要素1に入り、ここで駆動軸6の回転によって
旋回ピストン5が旋回運動を行い作動室15の容積が縮
少することにより圧縮される。圧縮された作動ガスは、
副軸受8の端板に形成された吐出ポート8aを通り吐出
弁9を押し上げて吐出室8b内に入り、吐出通路17を
通って密閉容器3内に入り、この密閉容器3に接続され
た吐出パイプ(図示せず)より外部に流出する。The flow of the working gas, as indicated by the arrow in the figure, is such that the working gas that has entered the suction chamber 7b through the suction pipe 13 passes through the suction port 7a formed in the main bearing 7 and has a positive displacement. 1, where the rotation of the drive shaft 6 causes the revolving piston 5 to perform a revolving motion to reduce the volume of the working chamber 15, thereby being compressed. The compressed working gas is
The discharge valve 9 is pushed up through the discharge port 8a formed in the end plate of the sub-bearing 8 to enter the discharge chamber 8b, to enter the closed container 3 through the discharge passage 17, and to be connected to the discharge container connected to the closed container 3. It flows out from a pipe (not shown).
【0079】このような高圧タイプの利点は、潤滑油1
2が高圧になっているため、駆動軸6の回転による遠心
ポンプ作用等によって各軸受摺動部に給油された潤滑油
12が旋回ピストン5の端面の隙間等を通ってシリンダ
4内に供給されやすくなるため、作動室15のシール性
及び摺動部の潤滑性を向上できる点にある。The advantage of such a high pressure type is that lubricating oil 1
Since the pressure of the rotary shaft 2 is high, the lubricating oil 12 supplied to each bearing sliding portion by the centrifugal pump action or the like due to the rotation of the drive shaft 6 is supplied into the cylinder 4 through a gap or the like at the end face of the revolving piston 5. Therefore, the sealability of the working chamber 15 and the lubricity of the sliding portion can be improved.
【0080】以上、本発明の容積型流体機械を用いた圧
縮機では機器の仕様や用途あるいは生産設備等に応じて
低圧タイプ,高圧タイプどちらでも選択することが可能
となり、設計の自由度が大幅に拡大する。As described above, in the compressor using the positive displacement fluid machine of the present invention, it is possible to select either the low pressure type or the high pressure type according to the specifications and use of the equipment or the production equipment, etc., and the degree of freedom in design is greatly increased. To expand.
【0081】次に本発明の実施例に係わる旋回ピストン
について説明する。図17はこの説明図であり、図1
(a)におけるC−C断面における旋回ピストン5の断
面図である。また、図18は図17におけるa部をA−
A断面方向から示した図である。図17a部は旋回ピス
トン5において自転モーメントMを受ける部位となり、
旋回ピストン5とシリンダ4とが摺動する部位となる。
ここは吸入口7a付近にあるため、温度が低く、油粘度
の高い作動ガスが供給され、摺動部での油膜が確保され
やすい部位である。Next, a revolving piston according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 17 is an explanatory diagram of this, and FIG.
It is sectional drawing of the revolving piston 5 in CC cross section in (a). FIG. 18 is a diagram showing the portion a in FIG.
It is the figure shown from A section direction. FIG. 17A is a portion that receives the rotation moment M in the revolving piston 5,
It is a part where the revolving piston 5 and the cylinder 4 slide.
Since this is near the suction port 7a, a working gas having a low temperature and a high oil viscosity is supplied, and an oil film in the sliding portion is easily secured.
【0082】しかしながら、仮に旋回ピストン5を一体
部品として成形した場合には摺動形態が断続接触・荷重
負荷される一方向すべり摺動となるため、比較的摩耗が
大きくなる。本発明の実施例に係わる旋回ピストンは、
摺動信頼性をさらに確保するため、旋回ピストンの自転
モーメントMを受ける部位に転動体5cとしてニードル
軸受を設け、ニードル軸受の外輪外周面によって旋回ピ
ストンの外周面の一部を形成している。However, if the revolving piston 5 is formed as an integral part, the sliding form is one-way sliding with intermittent contact and load applied, so that the wear is relatively large. The swivel piston according to the embodiment of the present invention includes:
In order to further secure the sliding reliability, a needle bearing is provided as a rolling element 5c at a position receiving the rotation moment M of the revolving piston, and a part of the outer peripheral surface of the revolving piston is formed by the outer peripheral surface of the outer ring of the needle bearing.
【0083】このため、旋回ピストン5は転動体5cと
心材5dおよび転動体5cを心材5dに取り付けるため
のおさえ板5eとから構成されている。図17の旋回ピ
ストンは3条のため、転動体5cは自転モーメントMを
受ける3箇所の部位に取り付けられている。この構成に
より、旋回ピストン5とシリンダ4との摺動形態はころ
がり摺動となるため、すべり摺動の場合に比べ摩耗を小
さくでき、摺動信頼性をさらに確保することができる。For this purpose, the revolving piston 5 is composed of a rolling element 5c, a core 5d and a holding plate 5e for attaching the rolling element 5c to the core 5d. Since the revolving piston in FIG. 17 has three threads, the rolling elements 5c are attached to three portions that receive the rotation moment M. With this configuration, the sliding form between the revolving piston 5 and the cylinder 4 is rolling, so that wear can be reduced as compared with sliding sliding, and sliding reliability can be further ensured.
【0084】図19は転動体5cとしてのニードル軸受
の取付方法について別の例を説明する図であり、図17
におけるa部をA−A断面方向から示した図である。図
18に説明した実施形態では旋回ピストン5を転動体5
c,心材5d,おさえ板5eの3点から構成している
が、本形態では旋回ピストン5を2分割の部材とするこ
とで転動体5cを支持する構成となっている。このよう
な形態にすることで部品点数を少なくすることができ、
コスト低減を図ることができる。更には図20(a)ま
たは(b)に示すような形状に旋回ピストン5を成形す
ることで、より容易に組み立てることが可能となる。図
21に示す図はシリンダ4と旋回ピストン5について、
さらに別の実施例を説明する図であり、図17と同様の
断面を旋回ピストン5とシリンダ4について示した断面
図である。図21に示す実施例における旋回ピストンの
形状では圧縮機動作中の旋回ピストンの自転モーメント
を受ける部位が旋回ピストン5の3箇所のみでなく、シ
リンダ4のベーン4bの一部でも受けることになる。そ
のため旋回ピストンの3箇所とシリンダのベーンでの3
箇所とを合わせて6箇所で摺動するため、この部位に転
動体としてニードル軸受を取り付けている。この場合、
シリンダ4のベーン4bにおいて、図17で説明した旋
回ピストンと同様なおさえ板を用いてニードル軸受を支
持する必要がある。FIG. 19 is a view for explaining another example of a method of mounting a needle bearing as the rolling element 5c.
FIG. 2 is a diagram showing a portion a in FIG. In the embodiment described with reference to FIG.
Although it is composed of three points c, a core material 5d, and a holding plate 5e, in the present embodiment, the revolving piston 5 is a two-part member to support the rolling element 5c. With this configuration, the number of parts can be reduced,
Cost can be reduced. Furthermore, by assembling the revolving piston 5 into a shape as shown in FIG. 20 (a) or (b), it becomes possible to assemble it more easily. FIG. 21 shows the cylinder 4 and the revolving piston 5,
FIG. 18 is a view for explaining still another embodiment, and is a cross-sectional view showing a cross section similar to FIG. 17 for the revolving piston 5 and the cylinder 4. In the configuration of the revolving piston in the embodiment shown in FIG. 21, not only three portions of the revolving piston 5 but also a part of the vane 4 b of the cylinder 4 receive the rotating moment of the revolving piston during the operation of the compressor. Therefore, three points of the revolving piston and three points of the cylinder vane
A needle bearing is mounted as a rolling element at this position in order to slide at six positions in total. in this case,
In the vane 4b of the cylinder 4, it is necessary to support the needle bearing by using a holding plate similar to the revolving piston described in FIG.
【0085】次に本発明の実施例に係わる旋回ピストン
における転動体の取付位置について説明する。図22
(a)は図1(a)におけるC−C断面における旋回ピ
ストン5の断面図であり、(b)は(a)におけるa部
をA−A断面方向から示した図である。図22では図1
8に示した方法で転動体であるニードル軸受を支持して
いる。図22(a)において、旋回ピストン5の外周面
はニードル軸受の外輪外周面よりも外側に突出してお
り、旋回ピストン5の外周面とニードル軸受の外輪外周
面との間隔tはA−A方向にて最も小さくなっている。Next, the mounting position of the rolling element in the revolving piston according to the embodiment of the present invention will be described. FIG.
(A) is a sectional view of the revolving piston 5 in a CC section in FIG. 1 (a), and (b) is a view showing a part a in (a) from the AA section direction. In FIG. 22, FIG.
The needle bearing which is a rolling element is supported by the method shown in FIG. In FIG. 22A, the outer peripheral surface of the revolving piston 5 protrudes outside the outer peripheral surface of the outer ring of the needle bearing, and the interval t between the outer peripheral surface of the revolving piston 5 and the outer peripheral surface of the outer ring of the needle bearing is AA direction. Is the smallest.
【0086】本実施例ではニードル軸受の外輪外周面が
旋回ピストン5の外周面より引っ込んでいるため、圧縮
機運転時当初にはニードル軸受はシリンダ4の内壁面に
接触しない。そのため、旋回ピストン5の外周面にリン
酸化成処理等の方法によりなじみ性膜5fを成膜し、且
つ、その膜厚をTstとするとき、ニードル軸受の外輪外
周面と、旋回ピストン5の外周面との最小間隔tが、 0>t>−Tst (旋回ピストン5の外周面が転動体5cの外周面より突
出する場合をマイナス(−)とする)となる位置にニー
ドル軸受を取り付ける。これにより、圧縮機運転時当初
において、突出している旋回ピストン5の外周面のなじ
み性膜がシリンダ4とすべり摺動することにより、なじ
み性膜は短時間で摩耗するが、この摩耗は転動体5cの
外周面がシリンダ4と接触し、ころがり摺動をするよう
になると止まるため、それ以上の摩耗は進行せずに、且
つ、この時の旋回ピストン5の外周面には必ずなじみ性
膜5fが残るので、転動体5cを支持する部分とシリン
ダとの間の隙間ができずに、良好なシール性を持つ。In this embodiment, since the outer peripheral surface of the outer ring of the needle bearing is retracted from the outer peripheral surface of the revolving piston 5, the needle bearing does not contact the inner wall surface of the cylinder 4 at the beginning of the compressor operation. Therefore, when the conformable film 5f is formed on the outer peripheral surface of the revolving piston 5 by a method such as a phosphate conversion treatment and the film thickness is Tst , the outer peripheral surface of the outer ring of the needle bearing and the revolving piston 5 The needle bearing is mounted at a position where the minimum distance t from the outer peripheral surface is 0>t> -T st (the case where the outer peripheral surface of the revolving piston 5 protrudes from the outer peripheral surface of the rolling element 5c is minus (-)). . As a result, at the beginning of the operation of the compressor, the conformable film on the outer peripheral surface of the projecting revolving piston 5 slides and slides with the cylinder 4, so that the conformable film wears in a short time. When the outer peripheral surface of the rotating piston 5c comes into contact with the cylinder 4 and rolls and slides, it stops, so that further wear does not progress, and the outer peripheral surface of the revolving piston 5 at this time always has a conformable film 5f. Remains, so that there is no gap between the cylinder supporting the rolling element 5c and the cylinder, and good sealing properties are obtained.
【0087】このため、漏れによる損失を発生させるこ
とがない。更には、旋回ピストン5の外周面のなじみ性
膜5fによって組み立て誤差等の吸収を図ることがで
き、圧縮性能の向上および騒音の低減に寄与する。ま
た、この状態では自転モーメントMを受ける接触部位で
はニードル軸受によるころがり摺動とニードル軸受を支
持する部分の旋回ピストン外周面によるすべり摺動とが
共存することになるが、旋回ピストン外周面はなじみ性
膜5fによる摺動であるため焼き付きなどの心配はな
く、摺動信頼性を損なうことはない。Therefore, loss due to leakage does not occur. Furthermore, the conformable film 5f on the outer peripheral surface of the revolving piston 5 can absorb an assembly error or the like, thereby contributing to an improvement in compression performance and a reduction in noise. In this state, rolling contact with the needle bearing and sliding sliding due to the outer peripheral surface of the orbiting piston at the portion supporting the needle bearing coexist at the contact portion receiving the rotation moment M. Since the sliding is performed by the conductive film 5f, there is no risk of burning or the like, and the sliding reliability is not impaired.
【0088】また、旋回ピストン5の外周面になじみ性
膜5fを成膜することによって、旋回ピストンとシリン
ダの接触部では荷重の負荷される部位ではなじみ膜が摩
耗することによって、不要な箇所での荷重負荷がなくな
り、結局ニードル軸受によってのみ自転モーメントMを
受けることになる。従って転動体をシリンダ4に設ける
必要がなく、図20に示したような形状の旋回ピストン
であっても、旋回ピストン側の3箇所にニードル軸受を
設ければよい。このため、組み立ての簡素化,部品点数
の削減およびコスト低減が図れる。Further, by forming a conformable film 5f on the outer peripheral surface of the revolving piston 5, the conformable film is worn at a portion where a load is applied at a contact portion between the revolving piston and the cylinder, so that the resilient film is worn at an unnecessary portion. , And the rotation moment M is ultimately received only by the needle bearing. Therefore, it is not necessary to provide the rolling elements in the cylinder 4, and even if the revolving piston has a shape as shown in FIG. 20, needle bearings may be provided at three places on the revolving piston side. Therefore, simplification of assembly, reduction of the number of parts, and cost reduction can be achieved.
【0089】図22においては旋回ピストン5側に転動
体としてニードル軸受を設けたが、シリンダ4側の自転
モーメントMを受ける部位に設けても効果は同様であ
る。また、ニードル軸受を図18に示した方法にて支持
しているが、図19に示すような2点の部材によって旋
回ピストンを構成する方法や、図20に示した方法にお
いても、同様に効果を発揮する。In FIG. 22, a needle bearing is provided as a rolling element on the side of the revolving piston 5, but the same effect can be obtained by providing a needle bearing on the side of the cylinder 4 which receives the rotation moment M. Although the needle bearing is supported by the method shown in FIG. 18, the same effect can be obtained by the method of forming the revolving piston by using two members as shown in FIG. 19 and the method shown in FIG. Demonstrate.
【0090】以上の旋回ピストンおよびシリンダの構成
においては摺動部に転動体としてニードル軸受を用いて
示したが、旋回ピストンの大きさにより、他形状の軸受
にて構成しても効果は同様である。In the above-described configuration of the revolving piston and the cylinder, a needle bearing is used as a rolling element in the sliding portion. However, the effect is the same even if the revolving piston is configured with a bearing of another shape depending on the size of the revolving piston. is there.
【0091】また、以上の構成において転動体は軸受で
なくても構わない。図23は転動体としてころがり部材
を用いた例を説明する図である。図23は図17のa部
に相当する旋回ピストンにおける自転モーメントMを受
ける部位を示している。(a)では円筒形のころがり部材
を用いている。この場合には転動体5cの外壁面がシリ
ンダ内壁面と接触する時間が短いため、自転モーメント
Mが最大になる場所で接触するような位置に取り付ける
必要があるが、ころがり軸受等を用いなくてもよいた
め、組み立てが容易であり、且つコストを低減すること
ができる。In the above configuration, the rolling elements do not have to be bearings. FIG. 23 is a diagram illustrating an example in which a rolling member is used as a rolling element. FIG. 23 shows a portion of the orbiting piston corresponding to the portion a in FIG. In (a), a cylindrical rolling member is used. In this case, since the contact time of the outer wall surface of the rolling element 5c with the inner wall surface of the cylinder is short, it is necessary to mount the rolling member 5c at a position where the rotation moment M comes into contact with the maximum, but without using a rolling bearing or the like. Therefore, the assembling is easy and the cost can be reduced.
【0092】また、(b)は(a)において問題となる
接触時間の問題を解決するための構造であり、図示した
形状の転動体を用いることでころがり軸受を用いたとき
と同様の接触時間とすることができる。この場合には転
動体5cの支持方法は図18,図19および図20
(a)の方法となる。また、この場合の転動体は一体部
品である必要はなく、構成部品を分けることで図20
(b)のような方法とすることも可能となる。(B) is a structure for solving the problem of contact time, which is a problem in (a). The contact time is the same as that when a rolling bearing is used by using a rolling element having the illustrated shape. It can be. In this case, the method of supporting the rolling element 5c is shown in FIGS.
This is the method (a). In this case, the rolling element does not need to be an integral part, and the constituent parts are separated so that the structure shown in FIG.
It is also possible to adopt a method as shown in FIG.
【0093】図24に、本発明の容積型圧縮機を適用し
た空調システムを示す。このサイクルは冷暖房が可能な
ヒートポンプサイクルで、前述の図3で説明した本発明
の容積型圧縮機30,室外熱交換器31とそのファン3
1a,膨張弁32,室内熱交換器33とそのファン33
a,4方弁34から構成されている。一点鎖線35は室
外ユニット、36は室内ユニットである。FIG. 24 shows an air conditioning system to which the positive displacement compressor of the present invention is applied. This cycle is a heat pump cycle capable of cooling and heating, and includes the positive displacement compressor 30, the outdoor heat exchanger 31, and the fan 3 of the present invention described with reference to FIG.
1a, expansion valve 32, indoor heat exchanger 33 and fan 33
a, a four-way valve 34. An alternate long and short dash line 35 indicates an outdoor unit and 36 indicates an indoor unit.
【0094】容積型圧縮機30は、図2に示した作動原
理図に従って動作し、圧縮機を起動することにより、シ
リンダ4と旋回ピストン5間で作動流体(例えばフロン
HCFC22やR407C,R410A等)の圧縮作用
が行われる。The positive displacement compressor 30 operates in accordance with the principle of operation shown in FIG. 2, and starts up the compressor to cause a working fluid (for example, Freon HCFC22, R407C, R410A, etc.) between the cylinder 4 and the revolving piston 5. Is performed.
【0095】冷房運転の場合、圧縮された高温・高圧の
作動ガスは破線矢印で示すように吐出パイプ14から4
方弁34を通り室外熱交換器31に流入して、ファン3
1aの送風作用で放熱,液化し、膨張弁32で絞られ、
断熱膨張して低温・低圧となり、室内熱交換器33で室
内の熱を吸熱してガス化された後、吸入パイプ13を経
て容積型圧縮機30に吸入される。一方、暖房運転の場
合は、実線矢印で示すように冷房運転とは逆に流れ、圧
縮された高温・高圧の作動ガスは吐出パイプ14から4
方弁34を通り室内熱交換器33に流入して、ファン3
3aの送風作用で室内に放熱して、液化し、膨張弁32
で絞られ、断熱膨張して低温・低圧となり、室外熱交換
器33で外気から熱を吸熱してガス化された後、吸入パ
イプ13を経て容積型圧縮機30に吸入される。In the cooling operation, the compressed high-temperature and high-pressure working gas is supplied from the discharge pipe 14 to
Flows into the outdoor heat exchanger 31 through the
1a, the heat is radiated and liquefied by the blowing action, and is throttled by the expansion valve 32.
After being adiabatically expanded to become low temperature and low pressure, the indoor heat exchanger 33 absorbs indoor heat and is gasified, and then is sucked into the positive displacement compressor 30 through the suction pipe 13. On the other hand, in the case of the heating operation, as shown by the solid line arrow, the air flows in the opposite direction to the cooling operation, and the compressed high-temperature and high-pressure working gas flows from the discharge pipe 14 through the discharge pipe 14.
Flows into the indoor heat exchanger 33 through the
The heat is radiated into the room by the blowing action of 3a, liquefied, and the expansion valve 32
After being adiabatically expanded and adiabatically expanded to a low temperature and low pressure, the heat is absorbed from the outside air by the outdoor heat exchanger 33 to be gasified, and then sucked into the positive displacement compressor 30 through the suction pipe 13.
【0096】図25は、本発明の容積型圧縮機を搭載し
た冷凍システムを示す。このサイクルは冷凍(冷房)専
用のサイクルである。図において、37は凝縮器、37
aは凝縮器ファン、38は膨張弁、39は蒸発器、39
aは蒸発器ファンである。FIG. 25 shows a refrigeration system equipped with the positive displacement compressor of the present invention. This cycle is a cycle dedicated to freezing (cooling). In the figure, 37 is a condenser, 37
a is a condenser fan, 38 is an expansion valve, 39 is an evaporator, 39
a is an evaporator fan.
【0097】容積型圧縮機30を起動することによりシ
リンダ4と旋回ピストン5間で作動流体の圧縮作用が行
われ、圧縮された高温・高圧の作動ガスは実線矢印で示
すように吐出パイプ14から凝縮器37に流入して、フ
ァン37aの送風作用で放熱,液化し、膨張弁38で絞
られ、断熱膨張して低温・低圧となり、蒸発器39で吸
熱ガス化された後、吸入パイプ13を経て容積型圧縮機
30に吸入される。ここに、図24,図25ともに本発
明の容積型圧縮機を搭載しているので、エネルギ効率に
優れ、低振動・低騒音で信頼性の高い冷凍・空調システ
ムが得られる。なお、ここでは容積型圧縮機30として
低圧タイプを例に挙げて説明したが、高圧タイプでも同
様に機能し、同様の効果を奏することができる。When the positive displacement compressor 30 is started, the working fluid is compressed between the cylinder 4 and the revolving piston 5, and the compressed high-temperature and high-pressure working gas flows from the discharge pipe 14 as shown by the solid arrow. After flowing into the condenser 37, the heat is radiated and liquefied by the blowing action of the fan 37a, throttled by the expansion valve 38, adiabatically expanded to a low temperature and low pressure, and endothermic gasified by the evaporator 39. After that, it is sucked into the positive displacement compressor 30. Here, since the displacement compressor of the present invention is mounted in both of FIGS. 24 and 25, a highly reliable refrigeration / air-conditioning system having excellent energy efficiency, low vibration and low noise can be obtained. Although the low-pressure type compressor 30 has been described as an example here, the high-pressure type compressor also functions similarly and can achieve the same effect.
【0098】[0098]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、駆動軸の周りに2箇所以上の複数の作動室が配設
され、個々の作動室の吸入終了から吐出終了までの回転
軸の回転角をほぼ360°になるように構成されている
圧縮機に対し、ディスプレーサに働く自転モーメントを
転動体にて軽減して、且つディスプレーサとシリンダ間
の摩擦損失および漏れ損失を低減することにより、性能
向上が図れ、且つ信頼性の高い容積型流体機械が得られ
る。また、このような容積型流体機械を冷凍サイクルに
搭載することにより、エネルギ効率に優れ、信頼性の高
い冷凍・空調システムが得られる。As described above in detail, according to the present invention, two or more working chambers are provided around a drive shaft, and rotation of each working chamber from the end of suction to the end of discharge is performed. For a compressor configured so that the rotation angle of the shaft is approximately 360 °, the rotation moment acting on the displacer is reduced by the rolling elements, and the friction loss and the leakage loss between the displacer and the cylinder are reduced. Accordingly, a positive displacement type fluid machine with improved performance and high reliability can be obtained. In addition, by mounting such a positive displacement fluid machine in a refrigeration cycle, a highly reliable refrigeration / air-conditioning system with excellent energy efficiency can be obtained.
【図1】本発明に係る容積型流体機械を圧縮機に適用し
た密閉型圧縮機の圧縮要素の縦断面図及び平面図。FIG. 1 is a vertical sectional view and a plan view of a compression element of a hermetic compressor in which a positive displacement fluid machine according to the present invention is applied to a compressor.
【図2】本発明に係る容積型流体機械の作動原理を説明
する図。FIG. 2 is a diagram illustrating the operation principle of the positive displacement fluid machine according to the present invention.
【図3】本発明に係る容積型流体機械の縦断面図。FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a positive displacement fluid machine according to the present invention.
【図4】本発明に係る容積型流体機械のディスプレーサ
の輪郭構成法を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a contour configuration method of a displacer of the positive displacement fluid machine according to the present invention.
【図5】本発明に係る容積型流体機械のシリンダの輪郭
構成法を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a contour configuration method of a cylinder of the positive displacement fluid machine according to the present invention.
【図6】図4及び図5に示されるディスプレーサとシリ
ンダを重ね合わせた図。FIG. 6 is a diagram in which the displacer and the cylinder shown in FIGS. 4 and 5 are superimposed.
【図7】本発明における作動室の容積変化を示す特性
図。FIG. 7 is a characteristic diagram showing a change in volume of a working chamber in the present invention.
【図8】本発明におけるガス圧縮トルク変化を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a change in gas compression torque in the present invention.
【図9】4条ラップにおける回転軸の回転角と作動室と
の関係を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a rotation angle of a rotation shaft and a working chamber in a four-row wrap.
【図10】3条ラップにおける回転軸の回転角と作動室
との関係を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a rotation angle of a rotation shaft and a working chamber in the three-row wrap.
【図11】圧縮要素の巻き角が360゜より大きい場合
の動作を説明する図。FIG. 11 is a view for explaining the operation when the winding angle of the compression element is larger than 360 °.
【図12】圧縮要素の巻き角の拡大を説明する図。FIG. 12 is a view for explaining an enlargement of a winding angle of a compression element.
【図13】図1に示した容積型流体機械の変形例を示す
図。FIG. 13 is a view showing a modification of the positive displacement fluid machine shown in FIG. 1;
【図14】本発明のディスプレーサに作用する荷重及び
モーメントを説明する図。FIG. 14 is a diagram illustrating a load and a moment acting on the displacer of the present invention.
【図15】圧縮要素の回転軸の回転角と自転モーメント
比との関係を示す特性図。FIG. 15 is a characteristic diagram showing a relationship between a rotation angle of a rotation shaft of a compression element and a rotation moment ratio.
【図16】本発明の他の実施形態に係る密閉型圧縮機の
要部縦断面図。FIG. 16 is a vertical sectional view of a main part of a hermetic compressor according to another embodiment of the present invention.
【図17】本発明に係るディスプレーサの断面図。FIG. 17 is a sectional view of a displacer according to the present invention.
【図18】図17に示したディスプレーサの部分縦断面
図。18 is a partial vertical sectional view of the displacer shown in FIG.
【図19】図17に示したディスプレーサの別の実施形
態の部分縦断面図。FIG. 19 is a partial longitudinal sectional view of another embodiment of the displacer shown in FIG. 17;
【図20】図17に示したディスプレーサのさらに別の
実施形態の部分斜視図。20 is a partial perspective view of yet another embodiment of the displacer shown in FIG.
【図21】本発明に係るディスプレーサおよびシリンダ
の断面図。FIG. 21 is a sectional view of a displacer and a cylinder according to the present invention.
【図22】本発明に係るディスプレーサの別の実施形態
の図。FIG. 22 is a diagram of another embodiment of the displacer according to the present invention.
【図23】本発明に係るディスプレーサの別の実施形態
を示す部分斜視図。FIG. 23 is a partial perspective view showing another embodiment of the displacer according to the present invention.
【図24】本発明の容積型圧縮機を適用した空調システ
ムを示す図。FIG. 24 is a diagram showing an air conditioning system to which the positive displacement compressor of the present invention is applied.
【図25】本発明の容積型圧縮機を適用した冷凍システ
ムを示す図。FIG. 25 is a diagram showing a refrigeration system to which the positive displacement compressor of the present invention is applied.
1…容積型圧縮要素、2…電動要素、3…密閉容器、4
…シリンダ、4a…内周壁、4b…ベーン、5…ディス
プレーサ(旋回ピストン)、5a,41c…軸受、5b
…貫通穴、5c…転動体、5d…心材、5e…おさえ
板、5f…なじみ性膜、6…駆動軸、6a…クランク
部、7…主軸受、7a,42a,42b…吸入ポート、
8…副軸受、8a…吐出ポート、8b…吐出室、9…吐
出弁、10…吸入カバー、11…吐出カバー、12…潤
滑油、13…吸入パイプ、14…吐出パイプ、15,4
5…作動室、16…シール部材、17…吐出通路、18
…加工治具、18a…ベース、18b…ピン部、18c
…クランプ、19…加工工具、19a…研削工具、19
b…切削工具、30…容積型圧縮機、31…室外熱交換
器、32,38…膨張弁、33…室内熱交換器、34…
4方弁、37…凝縮器、39…蒸発器、40…固定側部
材、40a…固定渦巻体、40b…端板部、40c…主軸
受部、41…旋回側部材、41a…旋回渦巻体、41b
…補強板、42…リング部、42a…吸入室、43…逆
止弁、44…軸封装置、o…ディスプレーサ中心、o′
…シリンダ中心、Om…旋回側部材中心、Of…固定側
部材中心。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Volumetric compression element, 2 ... Electric element, 3 ... Airtight container, 4
... Cylinder, 4a ... Inner peripheral wall, 4b ... Vane, 5 ... Displacer (rotating piston), 5a, 41c ... Bearing, 5b
... Through holes, 5c ... rolling elements, 5d ... core materials, 5e ... holding plates, 5f ... conformable films, 6 ... drive shafts, 6a ... crank parts, 7 ... main bearings, 7a, 42a, 42b ... suction ports,
Reference numeral 8: auxiliary bearing, 8a: discharge port, 8b: discharge chamber, 9: discharge valve, 10: suction cover, 11: discharge cover, 12: lubricating oil, 13: suction pipe, 14: discharge pipe, 15, 4
5 ... working chamber, 16 ... seal member, 17 ... discharge passage, 18
... Processing jig, 18a ... Base, 18b ... Pin part, 18c
... Clamp, 19 ... Working tool, 19a ... Grinding tool, 19
b: cutting tool, 30: positive displacement compressor, 31: outdoor heat exchanger, 32, 38: expansion valve, 33: indoor heat exchanger, 34 ...
4-way valve, 37: condenser, 39: evaporator, 40: fixed member, 40a: fixed spiral member, 40b: end plate portion, 40c: main bearing portion, 41: revolving member, 41a: revolving spiral member, 41b
... Reinforcement plate, 42 ... Ring part, 42a ... Suction chamber, 43 ... Check valve, 44 ... Shaft sealing device, o ... Displacer center, o '
... Center of cylinder, Om ... Center of turning side member, Of ... Center of fixed side member.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畠 裕章 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroaki Hata 800 Tomita, Ohira-cho, Ohira-cho, Shimotsuga-gun, Tochigi Pref.
Claims (1)
れる内壁を有するシリンダと、このシリンダの内壁に対
向するように設けられた外壁を有し、旋回運動したとき
前記内壁とこの外壁と前記端板により複数の空間を形成
するディスプレーサとを備え、かつ前記ディスプレーサ
の輪郭に沿って存在する前記空間は、交互に吸入行程に
ある空間と圧縮もしくは吐出行程にある空間となるよう
に前記シリンダ内壁及び前記ディスプレーサ外壁曲線を
形成した容積型流体機械において、前記シリンダ内壁と
前記ディスプレーサ外壁により空間を形成するときの接
点となる前記ディスプレーサの外壁面の一部を転動体の
外周面にて形成し、接点での接触をころがり接触にした
容積型流体機械。1. A cylinder having an inner wall formed between a pair of end plates and having a continuous curved shape in a plane, and an outer wall provided so as to face the inner wall of the cylinder. A displacer forming a plurality of spaces by an outer wall and the end plate, and the space present along the contour of the displacer is alternately a space in a suction stroke and a space in a compression or discharge stroke. In the displacement type fluid machine in which the cylinder inner wall and the displacer outer wall curve are formed, a part of an outer wall surface of the displacer which is a contact point when a space is formed by the cylinder inner wall and the displacer outer wall is formed on an outer peripheral surface of a rolling element. A positive displacement fluid machine that is formed and the contact at the contact point is a rolling contact.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30529697A JPH11141468A (en) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | Displacement type fluid machinery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30529697A JPH11141468A (en) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | Displacement type fluid machinery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11141468A true JPH11141468A (en) | 1999-05-25 |
Family
ID=17943402
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30529697A Pending JPH11141468A (en) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | Displacement type fluid machinery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11141468A (en) |
-
1997
- 1997-11-07 JP JP30529697A patent/JPH11141468A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20150361983A1 (en) | Compressor bearing and unloader assembly | |
KR19990077967A (en) | Displacement type fluid machine | |
JP3924817B2 (en) | Positive displacement fluid machine | |
US6352418B1 (en) | Displacement type fluid machine | |
KR100192066B1 (en) | Fluid machinery | |
JP3924834B2 (en) | Positive displacement fluid machinery | |
JP4154737B2 (en) | Positive displacement fluid machinery | |
JPH1137065A (en) | Displacement type fluid machine | |
KR100322820B1 (en) | Displacement type fluid machine | |
KR100312366B1 (en) | Displacement type fluid machine | |
JPH11141468A (en) | Displacement type fluid machinery | |
JPH1150978A (en) | Displacement fluid machine and air conditioner | |
JPH1150979A (en) | Displacement fluid machine | |
JP2000130371A (en) | Displacement fluid machine | |
JPH11336674A (en) | Displacement fluid machine | |
CN216842199U (en) | Scroll compressor shafting balance structure, scroll compressor and air conditioner | |
JPH11264384A (en) | Displacement fluid machine | |
JPH1136801A (en) | Displacement fluid machine | |
JP2000257568A (en) | Displacement type fluid machine | |
JPH1137064A (en) | Displacement type fluid machine | |
JPH1150976A (en) | Displacement type fluid machine | |
JP2000120561A (en) | Displacement fluid machine | |
JP3596063B2 (en) | Scroll compressor | |
JPH11107937A (en) | Positive displacement fluid machine | |
JP2001003878A (en) | Displacement type fluid machine |